4.1  基于MAX2769的GPS接收机射频模块实现 19

4.2  基于FPGA的射频模块配置 23

4.3  本章小结 27

5  GPS中频接收机的FPGA实现 28

5.1  GPS软件接收机整体结构 28

5.2  C/A码生成模块 30

5.3  C/A码捕获模块 32

5.4  伪码跟踪模块 37

5.5  载波捕获跟踪模块 38

5.6  数据处理模块 41

5.7  本章小结 41

结  论 42

致  谢 44

参考文献 45

附  录A 47

附  录B 48

附  录C 49

 1  绪论

1.1  研究背景及意义

全球定位系统(简称GPS，全称Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System)是具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统；GPS采用“多星、高轨、高频、测时－测距”体制，实现了全球覆盖、全天候、高精度、实时导航定位[9]。从1973年到1993年，美国国防部基于军事需要建立GPS系统，历时近20年，耗资300亿美元，于1993年6月基本建成，至今仍在不断升级。论文网

GPS在军事上的巨大作用业已经过实战的检验。从 1991 年海湾战争，到 1999 年的科索沃战争和 2003 年的伊拉克战争，GPS以一个又一个令人惊叹的战例证明了自身的军事价值。GPS 在民用领域也迅速扩展并创造了巨大的经济价值，从鲜为人知的通信基站、电力网和互联网等系统的精密授时，到传统的导航、精密测绘，甚至手机等个人电子消费品中，也可能嵌有 GPS芯片，GPS 无处不在[7]。定位系统的巨大军事和经济价值越来越得到各国的重视：俄罗斯正在开发全球导航卫星系统(GLONASS)，欧盟逐步推进伽利略系统(GALILEO)。我国也正在自主研发自己的北斗卫星导航系统(BDS)，已在2008年北京奥运会，汶川、雅安地震的救援中发挥了重要作用。

GPS接收机的核心部分是以GPS信号的捕获和跟踪为主的基带信号处理算法，直接影响着接收机性能。研究伪码捕获和跟踪的算法和结构，载波跟踪环路的算法和结构等技术，有利于加快GPS信号的捕获速度，提高接收机的定位精度，简化捕获和跟踪算法。

1.2  GPS接收机研究现状

1.3  论文内容及安排

GPS系统中运用到了大量的高频、通信、编码等方面的理论，各方面的理论又相互交错，构成了一个复杂的系统。GPS接收机最为核心的工作围绕信号的捕获与跟踪展开，同时结合高频前端的配置。各章节安排如下：

第一章为绪论。介绍了论文研究的背景及意义，对GPS接收机的研究现状和最新发展动态进行了分析。并对论文的内容及各章节安排做了说明。

第二章为GPS基本原理。介绍了GPS信号的载波、测距码和导航电文等。并介绍了3者的调制和解调原理。最后，对GPS接收机做了简要分析，包括射频前端、基带处理和导航解算。

第三章为GPS信号的捕获、跟踪和同步。首先介绍了时域滑动相关捕获算法的原理和性能分析。然后介绍了GPS接收信号的平均下采样方法和本地复现C/A码的补零法和平均采样法等两种处理方法。接着介绍了锁相环的基本原理，对伪码跟踪环码延迟跟踪环，载波跟踪环科斯塔斯环以及叉积自动频率跟踪环的算法和鉴别器原理进行了详尽的推导和图文说明。最后，简要介绍了导航数据的位同步和帧同步方法。