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软件GPS接收机的研究

作　者: 常薇
导　师: 任一峰
学　校: 中北大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 软件无线电伪码解扩解调同步科斯塔斯环匹配滤波器
分类号: TN965.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 558次
引　用: 4次
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内容摘要

随着通信技术的迅速发展,新的通信体制与标准不断提出,通信产品的生存周期缩短,开发费用上升,导致以硬件为基础的传统通信体制无法适应这种新局面。软件无线电就是针对当前移动通信的现状而引发的一种新概念的无线通信系统,它是继模拟到数字、固定到移动之后,无线通信领域的第三次变革。本文就是针对软件无线电能够有效节省硬件资源,使系统更新更加方便、灵活的优点,提出了一种软件GPS接收机实现方案。介绍了GPS和直接扩频序列的相关知识,研究了GPS信号的解扩、解调算法,并阐述了PN码同步及载波同步的几种实现方法,通过比较,选取了匹配滤波法作为码同步算法、科斯塔斯环法作为载波同步算法,同时进行了算法的论证和设计。并且在MATLAB的Simulink中生成了GPS信号源,对此信号进行了解扩、解调的仿真。最后,设计了基于USB接口的GPS数据采集卡的实现方法。这种新型GPS接收机的实现方法,也可扩展到其它领域,有很好的发展前景。本文所研究的软件GPS接收机的开发与实现过程为多频导航接收机的后续开发奠定了基础,其中GPS数据采集卡可以用于多频系统的GPS接收机的设计,算法的设计与实现则对多频系统的GPS接收机有一定的借鉴意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 课题研究的意义和可行性分析  9-10
  1.3 当前国内、外GPS接收机发展现状和研究动态  10-12
  1.4 课题研究的主要内容  12-13
  1.5 本章小结  13-14
2. GPS系统原理概述  14-24
  2.1 GPS系统组成与特点  14-15
  2.2 GPS系统的信号结构  15-20
    2.2.1 载波  16-17
    2.2.2 伪码  17-18
    2.2.3 数据码  18-20
  2.3 GPS扩频通信系统基本原理  20-23
    2.3.1 GPS扩频系统组成  20-21
    2.3.2 M序列基本知识  21-23
  2.4 本章小结  23-24
3. 软件GPS接收机  24-27
  3.1 软件无线电技术概述  24
  3.2 软件GPS接收机系统组成及特点  24-26
  3.3 本章小结  26-27
4. GPS信号的解扩、解调算法设计  27-45
  4.1 GPS信号表达式  27-28
  4.2 GPS信号的解扩算法  28-29
  4.3 码同步  29-38
    4.3.1 码的搜捕方法  30-33
    4.3.2 匹配滤波器的设计  33-38
  4.4 GPS信号的解调  38-40
  4.5 载波同步  40-44
    4.5.1 平方环法  40-42
    4.5.2 科斯塔斯环法  42-44
  4.6 本章小结  44-45
5. 解扩、解调仿真结果分析  45-53
  5.1 SIMULINK仿真环境简介  45
  5.2 系统仿真  45-52
  5.3 本章小结  52-53
6. GPS数据采集卡硬件电路设计  53-71
  6.1 系统总体方案概述  53-54
  6.2 天线单元  54-55
  6.3 低噪声放大电路  55-57
  6.4 射频端滤波电路  57-58
  6.5 射频前端电路  58-61
  6.6 单片机控制的外围电路  61-69
    6.6.1 A/D采样时钟产生电路  61-63
    6.6.2 单片机外扩存储器电路  63-66
    6.6.3 单片机与USB接口连接电路  66-69
  6.7 数据采集卡电源转换电路  69-70
  6.8 本章小结  70-71
结论与展望  71-72
附录：总体电路图  72-73
参考文献  73-76
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  76-77
致谢  77

软件GPS接收机的研究

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