基于MATLAB的GPS信號的仿真研究.pdf

1、GPS衛(wèi)星信號模擬器可以根據(jù)載體的動態(tài)環(huán)境，精確產(chǎn)生其上安裝的GPS接收機(jī)接收到的GPS衛(wèi)星信號，可用于GPS接收機(jī)的功能測試、測量精度鑒定、目標(biāo)運(yùn)動特性仿真等，是GPS接收機(jī)研制不可或缺的一種測量設(shè)備。此外，GPS衛(wèi)星信號模擬器也能充分模擬載體飛行過程中 GPS接收機(jī)遇到的各種復(fù)雜情況，提供仿真結(jié)果，完善測量方案，有效降低了GPS使用風(fēng)險，提高了試驗成功率。國外較早開展了這方面的研究，并已獲得成功，而國內(nèi)在該領(lǐng)域仍處于空白。因此，研制

2、 GPS信號模擬器對建立和發(fā)展我國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及運(yùn)載火箭、彈道導(dǎo)彈、載人航天工程等均有著重大的戰(zhàn)略意義。本課題率先從軟件領(lǐng)域入手，開展了基于MATLAB的GPS系統(tǒng)全軟件仿真的研究，在此基礎(chǔ)上提出了基于 MATLAB的GPS全軟件仿真系統(tǒng)的概念和設(shè)計方案，并成功設(shè)計出一套完整的GPS軟件仿真系統(tǒng)，初步完成了軟件GPS模擬器的設(shè)計。該系統(tǒng)以MATLAB/Simulink作為研發(fā)平臺，整個系統(tǒng)由信號發(fā)射模塊、傳輸信道模塊、接收模塊、邏輯

3、判斷濾波器模塊等組成，主要研究工作如下：
　　一、基于偽隨機(jī)碼的構(gòu)成原理及碼元特性，利用MATLAB/Simulink對C/A碼/P碼的時域/頻域及相關(guān)性等進(jìn)行了仿真分析，提出并引入了“混合算法”仿真模型。
　　二、基于對GPS信號的分析，提出了基于MATLAB的GPS全軟件仿真系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)模型。主要研究了數(shù)據(jù)碼的直接序列擴(kuò)頻（DSSS）和雙相相移鍵控調(diào)制（BPSK）在仿真中的實(shí)現(xiàn)問題；重點(diǎn)是搭建起發(fā)射模塊，仿真出完整的

4、GPS信號。
　　三、以發(fā)射端產(chǎn)生的GPS信號為基礎(chǔ)，進(jìn)行了GPS信號在空間傳輸部分的仿真研究，模擬了當(dāng)信號受到高斯噪聲和多徑干擾影響時，其時域/頻域波形發(fā)生的變化。
　　四、搭建GPS信號接收模塊，完成了對信號的接收、采樣工作；從射頻信號（RF）中提取出本地數(shù)字中頻信號（IF）。鑒于軟件仿真的特點(diǎn)，提出并引入了“并行同步解擴(kuò)算法”和“并行同步解調(diào)算法”，成功實(shí)現(xiàn)了對GPS信號的捕獲與跟蹤。
　　五、由于信號在傳輸過程