GPS信号模拟器的研制，需要设计模拟器结构，卫星星历演算，生成导航电文，产生高动态复杂波形，确定载波调制方式，计算信号功率、扩频码、载波等传播误差以及噪声和干扰，用以进行接收机性能测试。在模拟器的开发中，一个重要的考虑因素是模拟各种误差。这些误差源包括卫星部分的星历、星钟差、相对论效应，信号传播过程中的电离层，对流层，多路径效应，信号接收部分的时钟差，位置误差，天线相位中心变化，以及其他例如潮汐等等。这是模拟器开发的一个难点。另外，卫星信号到达接收机各项波形参数的确定也是困难的。

因此，卫星信号生成算法的设计与GPS信号模拟器的性能息息相关。本课题为了验证卫星信号算法性能而搭建一个通用的信号仿真电路用以仿真实现信号生成算法，这为模拟器的开发作了基础，并对后续GPS接收机设计有重要指导意义。

1.3  课题研究内容

   本课题是在SystemView中建立GPS信号收发仿真平台来研究GPS信号生成算法，具体工作如下：

   （1）首先熟悉GPS系统组成，信号扩频通信和信号处理原理。

   （2）熟练掌握SystemView的开发、使用方法。

   （3）在软件中搭建GPS卫星信号生成及接收平台，实现接收端正确捕获。

   （4）进一步研究真实的GPS卫星信号，加入可控的误差，用以加强接收机

性能，并实现正确信号捕获。

2  GPS系统原理

     GPS卫星信号是课题研究的重点，理解GPS卫星系统的原理是课题研究的重要任务。

2.1  GPS系统组成及其相应仿真要求

    GPS信号的特性决定了GPS系统的性能，是信号仿真的理论根据。与GPS信号相关的理论基础包括信号的作用、频谱特性、生成方式、传递的信息等，本章将在简要介绍全球定位系统的组成结构后分别做详细说明。

2.1.1  GPS系统组成

    GPS是一种基于无线电的导航系统，由卫星、地面站、接收机三部分组成。在地上，用GPS接收机测出三四颗卫星信号由卫星到达本机的时间，就能够较为正确地计算得到接收机所处方位，时间，速度等信息。

    GPS系统空间部分：GPS卫星星座由21颗工作卫星3颗备用卫星组成，分布在6个等间隔的轨道面内，使同时位于地平线以上的卫星数最少为4颗，最多可达11颗，由此保证了在地球上和近地空间任一点、任何时刻均可至少同时观测到4颗GPS卫星用于定位解算。由于同时位于地平线以上的卫星最多可达11颗，因此，仿真GPS信号时最多只需仿真12颗卫星的信号即可。接收端若采用并行处理的方式，也最多只需构造12通道接收模块即可。

   地面监控系统的主要作用是:跟踪观测GPS卫星，计算编制卫星星历；监控和控制卫星的“健康”状况；保持精确的GPS时间系统；向卫星注入导航电文和控制指令。

   GPS用户设备的主要是GPS接收机，其主要功能是接收GPS卫星发播的导航信号，捕获和跟踪各卫星信号的伪随机噪声码和载波，从中解调出卫星星历、星钟改正参数等；通过测量本地伪随机噪声码与卫星的伪随机噪声码之间的时延测定伪距测量值，通过测量载波频率变化和载波相位获取伪距变率和载波相位观测值;根据获取的这些数据，计算出用户接收机的三维位置、速度和时间信息。源:自~吹冰-·论`文'网·www.chuibin.com/

2.1.2  GPS仿真要求 

GPS信号模拟器的研发，首先研究确定信号生成算法（如各种码、调制波的频率）和载波及码的多普勒算法等等，然后搭建信号收发平台，在接收端进行信号分析，以接收端能正确得到用户所需信息作为此算法能正确反映卫星信号的判据。