基于软件无线电GPS接收机的技术分析与定位信号的应用研究-.doc

目 录 目 录 2 第一章 绪论 6 第一节 GPS的概念及发展概况 6 第二节 软件无线电技术的发展概况 7 第三节 本文的主要研究内容及意义 9 一、 课题背景 9 二、 主要研究内容 9 一、 课题意义 10 第二章 基于软件无线电技术的GPS接收机研究 10 第一节 基于软件无线电技术的系统设计构架 10 第二节 软件无线电设计的关键技术分析 11 一、 射频转换（RF到IF） 11 二、 中频AD/DA 11 三、 数字信号处理模块 12 四、 算法软件实现 12 第三节 GPS软件接收机的设计原理 12 第四节 软件接收机中频数据处理的核心算法 14 一、 C/A码信号捕获 14 二、 C/A码信号跟踪 15 第五节 本章小结 16 第三章 基于NMEA-0183码的分析与研究 17 第一节 GPS定位数据NMEA-0183码的介绍 17 第二节 基于WINDOWS API的串口通信研究 20 第三节 定位精度因子的分析 21 第四节 多通道信号的接收质量分析 23 第五节 天空卫星视图的分析 24 第六节 相对位置移动轨迹的跟踪研究 26 第七节 本章小结 27 第四章 实验与结果分析 28 第一节 基于NMEA-0183码应用软件的程序实现 28 第二节 实验结果分析 36 第三节 本章小结 45 第五章 结论与展望 45 参 考 文 献 47 （1575.42MHz）和（1227.60MHz）。测距码有C/A码和P码，分别用于民用的标准定位服务（SPS）和军用的精密定位服务（PPS），两者在定位精度上有着较大差异。导航数据主要是卫星轨道坐标、卫星钟差方程式参数、电离层现时修正等广播星历，它向用户提供了定位一直参考点（信号发射卫星）的起算坐标和系统参考时间及相关传播误差修正[3]。 “GPS的应用，仅受人们的想象力制约。”GPS问世以来，已充分显示了其在导航定位领域的霸主地位。许多领域也由于GPS的出现而产生革命性变化。目前，几乎全世界所有需要导航定位的用户，都被GPS的高精度，全天候，全球覆盖，方便灵活和优质价廉的特点所吸引。 按其作用，GPS的应用可分为以下三类： 导航，主要是为船舶、汽车、飞机等运动物体进行定位导航。例如：船舶远洋导航和进港引水；飞机航路引导和进场降落；汽车自主导航；地面车辆跟踪和城市智能交通管理；紧急救生；个人旅游及野外探险；个人通讯终端。 授时校频。例如：电力，邮电，通讯等的时间同步；准确时间频率的授入。 高精度测量。例如：各种等级的大地测量，控制测量；道路和各种线路放样；水下地形测量；地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测；GIS应用；工程机械（轮胎吊，推土机等）控制；精细农业。 软件无线电技术的发展概况 在1992年5月美国电信系统会议上，Jeo Mitola首次提出了软件无线电（Software Defined Radio）的概念。软件无线电（SDR）是指在一个开放的，标准化的、模块化的通用硬件平台上，通过软件加载实现各种无线电通信功能(如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式和通信协议等)。其核心是：使宽带A/D、D/A转换器并尽可能地靠近天线；无线电功能尽可能地通过软件来实现。理想的软件无线电主要由天线、射频前端、宽带A/D和D/A转换器、通用或专用数字信号处理器以及各种软件组成。 由于计算机技术，特别是微处理机在高速数字信号处理技术和通信中的应用，无线通信系统从模拟向数字转化；最近快速发展的宽带模数转换和信号处理技术、日益提高了的硬件工艺水平、日臻成熟的可编程器件和EDA 工具，使软件无线电的概念转化为实际应用成为可能。无论是从军用还是商用或是民用的要求考虑，软件无线电都是通信系统用户需求的必然产物。军用无线电系统为了实现海、陆、空、天一体化的立体战争环境，要求在不同频段、不同通信制式和不同的管理体制下均可以互联通信；商业和民用客户要求通信系统能支持多媒体服务,包括移动通信、高速传真和高速的数据传输等。为了满足这些服务需求，物理层需要有高度灵活性和适应性，必须是兼容多标准操作和功能。传统数字通信系统对多标准通信解决方法并不灵活，当介质和信道特性改变时，硬件就必须完全更新。尤其是在当今无线电标准和接口种类层出不穷的时期，为了节约成本，从经济角度考虑，传统的无线电通信系统必将被每层可软件重构的软件无线电设备所取代。软件无线电的出现，使无线电技术由以硬件为主的时代走向以软件为主的时代，事实上它是继模拟通信技术、数字通信技术之后的第三代无线通信技术。 软件无线电具有以下一些特点： 软件无线电具有完全的可编程性，可通过软件编程来实现无线电台的功能，包括对无线波段、信道调制、接入方式、数据速率的编程等，因此通过程序进行控制和操作，这是软件无线电最突出的特点之一。但是软件无线电不是不