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GPS卫星导航信号仿真与分析

作　者: 刘博
导　师: 闫敬文
学　校: 汕头大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 全球定位导航系统码分多址直接序列扩频通信仿真
分类号: TN967.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,全球定位导航系统(GPS)在民用和军用领域发挥着越来越重大的作用,基于GPS的电子设备有广泛的市场应用前景;GPS在现代战争中扮演着精确制导的角色。所有这些因素促使各国政府大力提倡发展本国导航定位系统,我国已经完成了北斗双星导航定位系统的前期建设,有待进一步完善系统,为军民提供更好的服务。本文做出的主要工作如下:(一)全球定位系统在设计信号调制技术时采用基于扩频技术的CDMA技术,因此本文首先对扩频通信系统进行了深入的研究,分析了扩频通信系统的结构原理,在此基础上对扩频系统中的扩频码进行了阐述和分析,综合考虑直接序列扩频通信系统所涉及的信号生成、接收和捕获原理,设计了扩频通信系统的仿真平台。利用设计的平台对扩频系统进行模拟,在SNR为-21dB的情况下,通过能量检测,完全正确的接收到信源。(二)研究了全球定位系统构成及卫星信号基础理论,重点研究了全球定位系统中C/A码、P码、M码的信号结构和生成原理,分析了它们相关特点,并对它们的实现方式展开了深入研究。从GPS信号的特性入手,设计了C/A码、P码、M码的算法,并最终用Matlab函数现了GPS信号算法,同时编写了相关特性函数,用于这些码的特性分析。(三)推导了多普勒效应带来的频移,给出了GPS信号捕获的改进算法,在GPS信号正确仿真的基础上结合GPS信号捕获的改进算法,对GPS接收机实际接收到的信号进行处理,实现了GPS信号的捕获。实验结果证明本文基于GPS信号结构设计的信号生成算法的正确性和GPS信号捕获改进算法的有效性。本文研究的GPS信号生成算法及其特性分析和捕获算法对GPS信号处理有一定借鉴意义,同时对GPS软件接收机性能的改进和提高也有指导意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-11
  1.1 研究的背景及目的和意义  7-9
  1.2 国内外文献综述  9
  1.3 课题的来源及总体方案设计和论文结构安排  9-11
第二章扩频通信系统  11-22
  2.1 扩频通信的定义  11-13
  2.2 扩频通信的基本原理  13-15
    2.2.1 原理分析  13-14
    2.2.2 扩频系统的多址性能分析  14-15
  2.3 扩频通信中常用的伪随机(PN)序列  15-17
    2.3.1 伪随机序列的关键随机特性  15
    2.3.2 m序列  15-16
    2.3.3 Gold序列  16-17
  2.4 扩频通信中扩频码的仿真分析  17-21
    2.4.1 DSSS通信系统的仿真  17-20
    2.4.2 Monte Carlo仿真  20-21
  2.5 小结  21-22
第三章 GPS系统及其信号结构  22-39
  3.1 GPS系统组成及其现代化  22-26
    3.1.1 GPS系统组成  22-25
    3.1.2 GPS现代化  25-26
  3.2 GPS信号构成  26-30
  3.3 C/A码  30-33
    3.3.1 C/A结构分析  30-31
    3.3.2 C/A特性分析  31-33
  3.4 P码  33-37
    3.4.1 P码结构分析  33-35
    3.4.2 P码特性分析  35-37
  3.5 M码  37-38
  3.6 小结  38-39
第四章 GPS导航信号算法分析与仿真  39-46
  4.1 C/A码仿真  39-41
  4.2 P(Y)码仿真  41-44
  4.3 M码仿真  44-45
  4.4 小结  45-46
第五章 GPS导航信号接收算法分析及实现  46-53
  5.1 GPS信号捕获  46-49
    5.1.1 捕获所用数据长度及频率步进  46-48
    5.1.2 精确频率估计  48-49
  5.2 GPS捕获算法分析  49-50
  5.3 捕获仿真  50-52
  5.4 小结  52-53
第六章论文工作总结与展望  53-55
  6.1 论文工作总结  53-54
  6.2 论文工作展望  54-55
参考文献  55-57
致谢  57-58
攻读学位期间的研究成果  58-59
附录A C/A码和P码的码相位分配和码序列初始化  59-61
本人简历  61

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