(完整版)MATLAB仿真GPS的毕业设计论文开题报告

前言 全球定位系统(GPS)是新一代的精密卫星导航定位系统。由于其全球性、全天候以及连续实时三维定位等特点，在军事和民用领域得到了广泛的发展。近年来，随着科学技术的发展，GPS导航和定位技术已向高精度、高动态的方向发展。 GPS卫星接收机属于卫星导航定位系统中的用户设备，主要用于接收卫星信号和电文，由无线电信号测定用户至卫星的距离，或多普勒频移等观测量；根据导航电文，计算观测卫星的位置和速度，根据观测量和卫星的位置、速度，解算出用户的位置和速度。 目前，国内大多数GPS接收机都是在国外定位模块的基础上进行二次开发，但是随着GPS定位广泛的应用，要求我们全面透彻地研究GPS定位系统，为我国的定位导航应用作出贡献。为了满足更加高的定位要求，获得更加高的可靠性，对GPS接收机来说，要能兼容各种定位导航系统而且考虑到算法改进的成本问题，相比较于现有的GPS接收机需要更换硬件设备，GPS软件接收机只需改动软件，具有更强的灵活性和开放性。 本文所做的工作是利用Matlab软件搭建GPS仿真平台。本文阐述了C\A码的生成原理与GPS信号的生成原理，捕获和跟踪的原理，GPS信号的捕获和跟踪。利用FFT相关法进行时间和频率串行搜索，。然后，利用MATLAB仿真环境开发信号仿真平台，并利用此仿真器实现GPS信号的仿真，并对所提出的信号的捕获和跟踪算法进行了仿真。仿真结果表明，所做的仿真达到了预期设计的目标..„„ 目录 绪论 1.1 GPS系统概述 1.2课题意义及研究方向 1.3论文内容安排 第二章 GPS的CA码捕获 2.1介绍 2.2 CA码起始点的精确性 2.3 MATLAB仿真CA码的产生 2.3. 1最大长度序列(MLS)和G2的输出及其延迟时间的检验 2.3.2 CA码的产生 第三章GPS卫星信号的捕获 3.1概述 3.2卫星信号捕获的考虑 3.2.1 捕获时的最大电文长度 3.2.2 捕获中的频率步长 3.3 GPS卫星信号的捕获方法 3.3.1 传统捕获方法 3.4 GPS卫星信号捕获的例子 3.5 关于捕获的一些子程序 3.5.1 随机编码过程仿真 3.5.2 获取导航信息的仿真 第四章 GPS信号接收机仿真系统概述 4.1 GPS信号接收机 4.1.1 GPS信号接收机架构 4.1.2 GPS信号接收机的工作原理 4.2 GPS载波相位测量定位 4.2.1 GPS载波相位测量 4.2.2 波数和整周跳变 4.2.3 表4-1 波数解算举例 第五章 GPS信号的跟踪 5.1 目的 5.2 GPS信号跟踪 5.2.1 载波和码元跟踪 5.2.2 利用锁相环跟踪GPS信号 5.2.3 二阶锁相环 5.3 跟踪过程的高测时精度 5.3.1 通过理想相关输出获得高测时精度 5.3.2 通过曲线拟合获得高测时精度 第六章 GPS卫星导航数据定位 6.1目的 6.2几何定位及架构 6.3. 卫星数据GPSsignal 6.3.1卫星数据分析 6.3.2卫星数据分析程序代码 第七章 总结和展望 基于METLAB的GPS全球定位系统关键技术仿真 摘 要 全球定位系统(GPS)是新一代的精密卫星导航定位系统。由于其全球性、全天候以及连续实时三维定位等特点，在军事和民用领域得到了广泛的发展。近年来，随着科学技术的发展，GPS导航和定位技术已向高精度、高动态的方向发展。 GPS卫星接收机属于卫星导航定位系统中的用户设备，主要用于接收卫星信号和电文，由无线电信号测定用户至卫星的距离，或多普勒频移等观测量；根据导航电文，根据观测量和卫星的位置、速度，解算出用户的位置和速度。 本文所做的工作是利用Matlab软件搭建GPS仿真平台。本文阐述了C\A码的生成原理与GPS信号的生成原理，捕获和跟踪的原理，GPS信号的捕获和跟踪。然后，利用MATLAB仿真环境开发信号仿真平台，并利用此仿真器实现GPS信号的仿真，并对所提出的信号的捕获和跟踪算法进行了仿真。仿真结果表明，所做的仿真达到了预期设计的目标„„ 【关键词】GPS导航 定位 捕获 跟踪 MATLAB仿真 Simulation of GPS global positioning system key techniques based on the METLAB Abstract Global positioning system (GPS) is a new generation of salite navigation and positioning systems. Due to its global, around-the-clock and continuous real time three dimensional positioning and so on, widely used in the field of development in military and civilian. In recent years, with the development of science and technology, GPS navigation and positioning technology to , and positioning system devices, mainly used for reception of salite signals and messages, determination of users by radio signals to a salite distance, or Doppler shift measurements under navigation message, according to the measurements and salite location, speed, and calculate the position and speed of the user. This work is done by the use of Matlab software to build GPS simulation platform. This article expounded the C\A principles of code generation and the generation of GPS signal theory, principles of acquisition and tracking, GPS signal acquisition and tracking. Then, using MATLAB simulation environment to develop signal simulation platform and simulation of GPS signal using the emulator, and on the proposed signal acquisition and tracking algorithms for the simulation. Simulation results show that the design of the simulation to achieve the desired goal…… 【Key words】GPS navigation Locate Capture Track MATLAB simulation 绪论 GPS目前处于良好的运行状态，并满足20世纪60年代所提出的最佳定位系统标准。这个系统向有适当接收设备的全球范围内的用户提供精确、连续的三维位置和速度信息。 GPS也向全球广播世界协调时（UTC）。组成卫星星座的24颗卫星被安排在6个轨道平面上，即每个平面上4颗。一个分布在全世界的地面控制监视网监视着卫星的运行状态。卫星用叫做码分多址（CDMA）的技术在两个频率上广播测距码和导航数据。 也就是说， 系统只使用两个频率， 称为L1（1575.42 MHz）和L2(1227.6 MHz)。 每颗卫星都在这两个频率上发射，但所有的测距码与其他卫星所使用的不一样。导航数据提供给接收机， 以确定卫星在发射信号时的位置，而测距码使用户接收机能够确定信号的传输延时，从而确定卫星到用户的距离。 这种技术要求用户接收机也包含一个时钟。利用这种技术来测量接收机的三维位置时，要求测量接收机到4颗卫星的TOA(信号到达时间)距离，如果接收机时钟已经是与卫星时钟同步的，便需要3个距离测量值。因此，为测量用户的纬度、经度、高度和接收机相对于内在系统时的偏移，需要有4个测量值。如果系统时或高度已准确获知， 便只需要4颗以下的卫星。 GPS系统除定位服务外，同时也能利用GPS卫星具有的高稳定性原子时钟为用户提供授时服务，由此用户可以计算出自身的速度。 这些服务被称为标准的PVT（位置、速度、时间的英文缩写）服务。GPS提供两种精度不同的PVT测量： 标准定位服务（SPS）和精密定位服务（PPS）。SPS是为民用服务的， 而PPS是为美国军方用户和特定的政府部门用户服务的，两者精度不同。 1 课题意义及研究方向 目前，国内大多数GPS接收机都是在国外定位模块的基础上进行二次开发，但是随着GPS定位广泛的应用，要求我们全面透彻地研究GPS定位系统，为我国的定位导航应用作出贡献。为了满足更加高的定位要求，获得更加高的可靠性，对GPS接收机