GPS信号跟踪算法研究(3)
今年4 月“一箭双星”成功发射了第十二、十三颗北斗导航卫星，北斗系统定位、导航、
授时服务性能不断提升，应用服务逐步拓展到交通运输、气象、渔业、林业、测绘等
领域，产生了显著的社会、经济效益，北斗应用呈全面推广和产业化之势。到今年年
底，我国北斗导航系统将形成覆盖亚太地区的服务能力，向亚太地区用户正式提供免
费的无源定位、导航、授时服务。
在经济领域，欧盟与美国呈分庭抗礼之势，在导航领域欧洲不能让美国一家独大。
Galileo[5]
系统是欧空局与欧盟在 1999年合作启动的， 计划中的Galileo 系统由30颗卫
星组成，在2005年12月，首颗实验卫星Glove—A发射成功，第2颗实验卫星Glove—B
在 2007 年 4 月由俄罗斯联盟号运载火箭于哈萨克斯坦发射升空。近期几年，Galileo
系统也在发展中不断的壮大。
GLONASS[5]
是前苏联国防部与20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统，
于1995 年投入使用，是继 GPS 之后第2个军民两用的全球卫星导航系统。 GLONASS
系统采用频分多址（FDMA）方式，也就是根据载波频率来区分不同卫星，GPS 采用
的则是码分多址（CDMA）方式，根据调制码来区分卫星。GLONASS 系统采用军民
合用，不加密的方式提供服务。但显而易见，即使不加密该系统的定位精度也要落后
于GPS 系统，但优越性在于抗干扰能力强。
1.2 软件接收机简介
软件无线电[6][7]
（Software Defined radio）的概念是由 Jeo Mitola 在92 年首次提出
的。软件无线电的思想是接收机在尽可能接近天线的地方将输入信号转换为数字信号，
然后就可以通过数字信号处理来得到必要的信息。它是随着高速数字信号处理技术的
迅速发展而发展起来的。软件无线电在一个通用的硬件平台上，通过软件编程实现各
种功能。使用软件无线电后，要改变系统功能时只需要将软件做一定的调整即可，不
需要重新设计系统，尤其是硬件系统。软件无线电具有极大的灵活性和适应性。 在 GPS 软件接收机中，在靠近天线的地方就通过模/数转换器将输入信号量化，
然后用数字的方法处理。GPS 软件接收机具有以下优点：主要信号处理通过软件方法
实现，便于评估新的算法。硬件较少，升级时无需大量硬件更新，开发周期短，在不
改变硬件设计的情况下，能方便的开发新的算法。
1.3 本文的研究内容以及组织结构
本文的主要工作是用Matlab仿真软件分别实现BPSK调制信号和BOC调制信号
的捕获、跟踪算法。对于 BPSK 调制信号，分析常规捕获[8]
和跟踪[9]
算法的优缺点，
并选用合适的捕获[10]
和跟踪[11]
算法进行软件实现。对于 BOC 调制信号， 采用ASPeCT
捕获[12]
和跟踪[13]
算法进行软件实现。本文结构如下：
第二章介绍导航信号的基本理论。包括：BPSK调制和BOC 调制信号的结构、两
者相关函数的特性、BOC 调制信号的优越性以及多普勒效应。
第三章介绍基于 NCO设计的 BPSK调制和 BOC 调制信号的软件生成方法。
第四章研究 BPSK 调制信号捕获算法。比较串行搜索捕获、并行频率空间捕获、
并行码相位搜索捕获三种方法的优缺点，软件仿真了基于 FFT信号捕获的方法，给出
了软件实现的步骤以及仿真结果分析。
第五章介绍 BOC 调制信号，若用常规捕获方法可能出现的问题。从而采用