GPS接收机及其闭环测试系统的设计与实现

摘要

随着科学技术的不断发展，全球卫星导航系统（GPS）在人们的生活中起到越来越重要的作用。GPS接收机是GPS系统用户部分的核心，而GPS接收机的设计和检测方法直接影响到其性能，因此在GPS接收机设计过程中检测软件设计方法的优劣至关重要。
　　本文介绍了 GPS接收机的设计原理，并详细阐述了设计中采用的关键技术。包括采用并行码相位捕获算法来捕获 C/A码的相位、码和载波相结合的跟踪环路、导航电文位同步和帧同步算法、伪距提取方法以及基于最小二乘算法的定位解算方法。并对各个设计过程中的算法进行了仿真验证，同时研究了 GPS卫星信号模拟器信号生成的关键技术。通过分析接收机定位误差原因，并根据接收机技术指标精确测量需求，在GPS接收机中引入卫星信号模拟器信号生成的参数，创新地提出了一种模拟器——接收机联合闭环测试系统。详细设计了模拟信息与接收机的实时通信架构，通过该系统不仅能检测出接收机的定位误差，而且可以对跟踪环路的码相位误差和伪距测量值的精度进行评估。接收机中大气层延时误差模型的性能同样可以通过闭环测试系统来检测。为了提高接收机的定位精度，提出了采用载波相位平滑伪距的方法，详细介绍了该方法的设计原理，并通过闭环测试系统检测了该方法的性能。
　　本文最后介绍了基于FPGA+DSP的硬件核心电路，构建闭环测试系统的硬件平台，并完成了所有模块的软件设计，对闭环系统测试的结果进行比较，明析了造成接收机定位误差的原因，验证了闭环测试系统对接收机的研发设计有重大意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

§1.1课题的研究背景及意义

§1.2国内外研究现状

§1.3论文的内容安排

第二章 GPS模拟器卫星信号生成

§2.1 GPS卫星信号结构

§2.2 GPS模拟器信号生成关键技术

§2.3 GPS卫星模拟信号生成

§2.4 本章小结

第三章 GPS接收机设计原理及实现

§3.1 GPS接收机整体设计结构

§3.2 GPS信号捕获原理

§3.3捕获算法FPGA实现

§3.4 GPS信号跟踪原理

§3.5 GPS信号跟踪的实现

§3.6同步及导航电文提取

§3.7伪距提取及定位解算

§3.8 本章小结

第四章 闭环测试系统设计

§4.1闭环测试系统原理及整体设计方案

§4.2 GPS接收机和模拟器闭环数据通信

§4.3闭环数据伪距成型及定位解算

§4.4闭环系统测试伪距测量值

§4.5提高伪距测量精度方案

§4.6 本章小结

第五章 软硬件开发平台及闭环测试结果分析

§5.1系统硬件及软件开发平台介绍

§5.2闭环测试结果分析

§5.6 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1论文总结

§6.2未来工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果