發(fā)布時(shí)間：2017-09-22 08:43

  本文關(guān)鍵詞：GPS軟件仿真系統(tǒng)的研究

  更多相關(guān)文章： 全球定位系統(tǒng) matlab 軟件信號(hào)源 軟件接收機(jī) C/A碼多普勒頻移 多核并行處理

【摘要】：GPS (Global Positioning System)全球定位系統(tǒng),可提供全球全天候的高精度時(shí)間和空間位置基礎(chǔ)信息,在軍事、交通、生活等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,使GPS系統(tǒng)的研究成為了研究的熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究采用通用處理器完成的純軟件GPS仿真系統(tǒng),解決了硬件仿真系統(tǒng)成本高、兼容性差、更新慢的問題。本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1)搭建了基于matlab編程實(shí)現(xiàn)的GPS軟件仿真系統(tǒng),包括GPS軟件信號(hào)源和GPS軟件接收機(jī)。其中,信號(hào)源中用戶通過設(shè)置界面設(shè)置用戶位置和信號(hào)接收時(shí)間,信號(hào)源獲取設(shè)置參數(shù)計(jì)算衛(wèi)星速度和位置,從而篩選出可見星,然后計(jì)算出各可見衛(wèi)星的電離層誤差、對(duì)流層誤差、時(shí)鐘誤差和多普勒頻移,并且生成對(duì)應(yīng)衛(wèi)星的C／A碼和導(dǎo)航電文,最后利用本文提出的內(nèi)插算法將各種誤差引起的時(shí)延以相對(duì)時(shí)延形式加入到信號(hào)中,完成信號(hào)調(diào)制,得到特定信號(hào),用于對(duì)接收機(jī)進(jìn)行性能測試。同時(shí),軟件接收機(jī)能完成GPS信號(hào)的捕獲、跟蹤、同步和定位解算過程,輸出基帶信號(hào)處理各階段結(jié)果圖及最終定位結(jié)果經(jīng)緯度坐標(biāo)圖。(2)在GPS軟件信號(hào)源研究過程中發(fā)現(xiàn),在中頻基帶信號(hào)生成中常常被忽略的C／A碼多普勒頻移,對(duì)信號(hào)最終的定位結(jié)果有著重要的影響。本文針對(duì)這個(gè)問題,利用GPS軟件仿真系統(tǒng)生成加入和未加入C／A碼多普勒頻移的兩種信號(hào),處理得到定位結(jié)果圖和GDOP曲線圖,并將其與真實(shí)信號(hào)的定位結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加入C／A碼多普勒頻移的信號(hào)定位結(jié)果誤差較小,幾何精度因子數(shù)值小,定位精度高,仿真結(jié)果更接近于真實(shí)信號(hào)。(3)GPS信號(hào)在衛(wèi)星發(fā)射到接收機(jī)接收的傳播過程中,常常會(huì)由于電離層、對(duì)流層、時(shí)鐘誤差等原因產(chǎn)生時(shí)延,在軟件信號(hào)源的研究中,研究者們往往更為關(guān)注于各時(shí)延模塊的優(yōu)化和計(jì)算,而本文研究的側(cè)重點(diǎn)則是時(shí)延模塊在matlab語言程序中的實(shí)現(xiàn)。本文詳細(xì)描述了信號(hào)調(diào)制算法的實(shí)現(xiàn)步驟,并通過示意圖說明在傳播過程中各衛(wèi)星信號(hào)間產(chǎn)生的相對(duì)時(shí)延。針對(duì)信號(hào)的相對(duì)時(shí)延,本文提出了一種新的內(nèi)插算法,通過該內(nèi)插算法公式,將信號(hào)內(nèi)插為1／ts頻率信號(hào),以ts的精度將相對(duì)時(shí)延加入信號(hào)中。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,得到接收機(jī)相對(duì)時(shí)延與信號(hào)源相對(duì)時(shí)延間誤差小于算法設(shè)定精度ts,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能夠成功的實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相對(duì)時(shí)延。(4)GPS信號(hào)跟蹤的過程涉及到大量相關(guān)運(yùn)算,導(dǎo)致接收機(jī)跟蹤耗時(shí)較長,從而影響整個(gè)軟件接收機(jī)的工作效率。為了加快接收機(jī)跟蹤速度,縮短接收機(jī)首次定位時(shí)間,本文引入了pMatlab程序集,通過調(diào)用MatlabMPI程序庫函數(shù),實(shí)現(xiàn)跟蹤處理并行化,充分利用了CPU的多核并行處理性能,使軟件接收機(jī)性能得到了很大的提高。
【關(guān)鍵詞】：全球定位系統(tǒng) matlab 軟件信號(hào)源 軟件接收機(jī) C/A碼多普勒頻移 多核并行處理
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P228.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述12-13
• 1.3.1 空間星座部分12-13
• 1.3.2 地面監(jiān)控部分13
• 1.3.3 用戶設(shè)備部分13
• 1.4 本文研究內(nèi)容及組織13-15
• 第二章 GPS信號(hào)源功能模塊15-31
• 2.1 時(shí)間轉(zhuǎn)換15-17
• 2.2 可見星選擇17-19
• 2.3 電離層誤差模型19-20
• 2.3.1 Klobuchar模型19-20
• 2.4 對(duì)流層誤差模型20-22
• 2.4.1 Hopfeild模型20-22
• 2.5 時(shí)鐘誤差模型22-23
• 2.6 多普勒效應(yīng)23-31
• 2.6.1 多普勒頻移24-26
• 2.6.2 幾何精度因子26
• 2.6.3 C/A碼多普勒頻移對(duì)定位結(jié)果的影響26-31
• 第三章 GPS軟件信號(hào)源31-47
• 3.1 GPS信號(hào)32-34
• 3.1.1 載波32-33
• 3.1.2 導(dǎo)航電文33
• 3.1.3 偽碼33-34
• 3.2 信號(hào)調(diào)制34-37
• 3.3 信號(hào)相對(duì)時(shí)延內(nèi)插算法37-39
• 3.4 GPS信號(hào)源仿真39-41
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析41-47
• 第四章 GPS軟件接收機(jī)47-63
• 4.1 信號(hào)捕獲48-55
• 4.1.1 FFT捕獲算法49-51
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-55
• 4.2 信號(hào)跟蹤55-63
• 4.2.1 Costas環(huán)55-57
• 4.2.2 DLL延時(shí)鎖相環(huán)57-58
• 4.2.3 跟蹤過程并行化58-60
• 4.2.4 并行跟蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-66
• 5.1 全文總結(jié)63-64
• 5.2 工作展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王莉;;衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度估計(jì)[J];飛行器測控學(xué)報(bào);2008年02期

2 于軍;鄧明鏡;王星星;;幾何精度因子對(duì)GPS定位結(jié)果的影響[J];測繪通報(bào);2012年S1期

3 覃新賢;姚相振;黃旭方;;提高GPS接收機(jī)多普勒頻移估計(jì)精度的精捕獲算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2011年10期

4 張建文;陳軍;王強(qiáng);;并行程序加速比計(jì)算和分析[J];科技廣場;2006年01期

5 陳榮;管吉興;張喜明;;數(shù)字Costas環(huán)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];無線電工程;2010年03期

6 陸娟,常青,張其善,張軍;十二通道GPS信號(hào)發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì)[J];遙測遙控;2003年03期

，

本文編號(hào)：899875