嵌入式ＧＰＳ／北斗双模卫星信号模拟器的设计与实现

材料写作网    时间: 2020-05-31 10:11:14     阅读:次

GPS全球定位系统是一种全新的空间无线电导航系统，它的含义是利用导航卫星进行测时和测距。它不仅具有全球性，全天候和连续的精密三维定位能力，而且能实现对目标的速度，姿态进行测定和精确授时。最初，GPS系统是由美国国防部为满足军事部门对各种运载工具进行高精度导航和定位要求而建立的，如今它也被广泛的应用于陆地车辆的智能交通管理，出行路线的查询等日常的生活方式中。目前，第三代移动通信也将GPS导航定义为手机所提供的业务之一。我国也在研制具有自主知识产权的'北斗“卫星导航系统。因此，可以说，GPS在各个应用领域都将具有相当广泛的应用前景。本文所讨论的GPS信号模拟器，就是模拟真实环境下GPS卫星的导航信号，为GPS接收机的研制和调试提供仿真环境。此外，我国也正在研制具有自主知识产权的'北斗“导航系统，它与GPS类似，只是测距码有所差别，因此，我们只需将信号模拟器加以很小的改动，就可以应用于'北斗“卫星定位系统的研制中。

GPS卫星信号

GPS卫星发射的信号包含有三种成分：测距码，数据码D(t)和载波（L1和L2）。我们假设S(t)为某时刻t, 某个GPS卫星发射的完整信号。则S(t)的表达式为：

式中A（t）表示t时刻卫星信号的幅度，C（t）表示t时刻卫星发射的C/A码信号， D（t）表示调制的电文数据信息。f（t）表示卫星瞬时的载波频率， （t）表示载波相位， τ为信号传播的群延迟。GPS卫星信号中的测距码两种，一种是基于C/A码扩频，一种是基于P码扩频。其中，后者为，美国军方所严格保密，非授权用户无法得到相关信息，因此，我们研究的问题仅限于C/A码。

1、C/A码

C/A码是具有一定抗干扰能力的明码，提供给民用。它由两个10级的反馈移位寄存器生成。在每星期六子夜零时，在置位脉冲信号的激励下每级寄存器都置为'1“。由1.023M的时钟驱动，两个移位寄存器分别产生码长为N=2¹⁰-1=1023，周期为Nt₀=1ms的m序列G₁（t）和G₂（t） 。特征多项式为：

在G₁（t）和G₂（t）的某一级上引出抽头，再进行模2加，得到的gold序列即为C/A码。10级的线性反馈寄存器共可能产生1023种不同的gold码。这些不同的伪随机码足够被24颗卫星分址，他们的码长，周期和码速率都相同。C/A码的码长只有1023，因此易于捕获，但码元宽度较大，如果假设两个序列的码元对齐误差为码元宽度的1/10－1/100，那么利用C/A码测距，误差...

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