GPS信号的捕获与跟踪

电子工程学院 141第 七章 GPS 信号的捕获与跟踪 第 七章 GPS 信号的捕获与跟踪 前几章讲述了GPS 系统结构和GPS 定位原理，本章介绍GPS 软件接收机和GPS 信号处理方法，主要探讨对GPS 信号进行捕获和跟踪的过程。捕获的目的是搜索到可视卫星，并粗略地确定卫星信号的载波频率和伪码相位，跟踪的目的则是精确地跟踪信号的载波频率和伪码相位的变化，完成GPS 信号解扩和解调，从而提取出导航电文、伪距观测量等。 7.1 GPS 软件接收机 目前广泛使用的GPS 接收机一般均基于 ASIC（Application Specific Integrated Circuit ）结构，又称为硬件接收机，结构如图 7-1 所示。 硬件接收机的数字接收机通道（包括捕获、跟踪的相关运算）一般用一个或几个专用GPS 信号通道处理芯片（ASIC）来实现，接收机微处理器从ASIC 输出的相关输出结果译出导航数据，从而可以得到卫星星历及伪距，星历可用来得到卫星位置，并最终可由卫星位置及伪距解算出用户位置等信息。这类 ASIC 芯片具有运行速度快、成本低的特点。但由于ASIC 限制了接收机的灵活性，用户不能轻易改变硬件接收机各类参数以适应随着 GPS 发展的升级需要；同时近年来出现了许多减少导航定位误差和提高抗干扰能力的算法，如抗多径跟踪环路设计、高动态的跟踪环路设计等，对于硬件接收机测试和使用新的算法，不便之处显而易见。随着软件无线电思想的发展，GPS 软件接收机的设计与实现逐渐成为研究热点。 图 7-1 GPS 传统硬件接收机框图 软件无线电（Softw are Radio）的概念是由美国科学家 J.Mitola 于 1992 年 5 月在美国电信系统会议上首次明确提出的。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。同时不同体制间互通的要求日趋强烈，而且随着通信业务的不断增长，无线频谱变得越来越拥挤，这对现有通信系统的频带利用率及抗干扰能力提出了更高的要求，但是沿着现有通信体制的发展，很难对频带重新规划。而软件无线电则提供了一种很好的解决方案。软件无线电是实现通信的新概念和新体制，它被视为继模拟和数字技术后的又一次电子技术电子工程学院 142 卫星导航 原理与系统 WEIXING DAOHANG YUANLI YU XITONG革命。 软件无线电的基本概念是将硬件作为无线通信的基本通用平台，而用软件实现尽可能多的无线及个人通信功能。软件无线电采用...