基于FFT的GPS信号处理基带部分的设计和研究

摘要

在本课题中，主要完成了卫星伪距的测量及伪距测量时系统误差的分析；还有GPS接收机基带部分的组成以及在GPS接收机基带部分捕获卫星信号后用快速傅立叶变换处理卫星信号的算法，并且与之前传统的时域滑动相关算法进行比较。把重点放在了GPS接收机基带信号的处理算法，并且涉及到了卫星的多途径问题和卫星自相关和互相关所遇到问题的分析。从而较完整的实现GPS接收机整个工作的流程。文章的创新之处在于对实时卫星所捕获的信号进行快速傅立叶变换。
　　 在FFT模块中，GPS接收机基带信号的处理算法采用的是快速傅里叶变换的分裂基算法，通过蝶形运算把各个时域的采样值经过FFT变换到双倍频域上的频率值。并且通过实验分析该方法的性能。
　　 文章重点阐述了GPS接收机基带部分的组成，前端信号接收部分、数字信号处理的基带部分和导航解算部分。在基带信号处理部分中包括了卫星对信号的搜索、捕获、跟踪。之后还介绍了快速傅立叶变换对接收机捕获的信号进行主要的算法处理并和其它算法做性能比较。并且按接收机基带部分的结构分了若干个功能模块，有对其各个功能模块进行详细的介绍。
　　 课题中还对所涉及到的GPS多途径问题和GPS的相关性问题做了介绍。在GPS多途径问题中，我们分别对直接路径相关性和复合路径相关性做了分析。在两种相关性问题做比较和分析的同时，义针对卫星信号的互相关性在不同地点，不同强弱的情况下做了对比试验，通过运算还可以求解出强信号对弱信号的相关具体数值。相关性在实际信号条件下对系统的各个功能模块做了测试分析并得出结论。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 GPS的发展历程

1.2 GPS系统优占

1.3 GPS政策及系统发展趋势

1.4 本章小结

2 GPS基本原理

2.1 定位原理

2.2 伪距的测量

2.3 GPS系统组成

2.4 卫星编码总述

2.4.1 C/A码

2.4.2 导航电文

2.4.3 载波

2.5 本章小结

3 快速傅罩叶变换

3.1 算法的讨论

3.2 运算量的简化

3.3 分裂基FFT算法

3.4 本章小结

4 GPS接收机基带信号处理

4.1 GPS卫星信号搜索

4.2 GPS卫星信号的捕获

4.3 GPS卫星信号的跟踪

4.3.1 码跟踪环

4.3.2 载波跟踪坏

4.4 GPS接收机基带结构

4.4.1 采样模块

4.4.2 载波NCO和码NCO模块

4.4.3 相关模块

4.4.4 码产生器

4.4.5 FFT模块

4.4.6 非相关积分

4.5 本章小结

5 GPS相关性能分析

5.1 多径问题

5.1.1 直接路径相关

5.1.2 复合路径相关

5.2 互相关影响

5.3 本章小结

6 仿真研究

6.1 环路跟踪仿真

6.2 FFT捕获仿真

6.3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

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