GPS信号跟踪算法研究(4)
ASPeCT 捕获方法，并给出软件实现的步骤以及仿真结果分析。
第吹冰章研究 BPSK 调制信号跟踪算法。介绍了二阶 PLL的基本原理，码跟踪算法
采用非相干超前滞后跟踪环路，载波跟踪算法采用一种锁频环和锁相环共同工作的跟
踪环路。给出了GPS 信号跟踪软件实现的步骤以及仿真结果分析。
第七章简单介绍 BOC 调制信号的跟踪算法，对基于信号自相关函数和互相关函
数的特性提出的ASPeCT 鉴相器算法进行分析。
最后，进行总结与展望，总结全文并给出今后工作的方向。
2 导航信号基本理论
了解导航信号的结构和相关函数特性是信号捕获和跟踪的基础。在本章中，2.1
节介绍 BPSK调制信号的结构，重点是其三部分的组成。2.2节介绍 BOC 调制信号的
结构。2.3节分别介绍 C/A码和BOC 信号的相关函数特性。2.4节分析 BOC 调制信号
的优越性。2.5节介绍多普勒效应对信号捕获和跟踪的影响。
2.1 BPSK 调制信号（GPS）结构
GPS 信号由载波、导航数据和扩频码三部分组成[5]
。下面分别介绍 GPS 信号的三
大组成部分。
（1）载波
GPS 卫星在主频率 L1 和次频率 L2 上发射导航信号。L1、L2 的中心频率均与
10.23MHz 时钟频率有关，如式（2.1）所示。
（2）导航数据电文
扩频码信号上都调制了 50bps 的导航数据电文[14]
。这些数据由地面控制站向卫星
发送，再由卫星转发给地面用户，其中包含了卫星的各种运动参数以及卫星健康状况，
为用户计算每一颗可见卫星的精确位置和每一个导航信号的传输时间提供了需要的
信息。
（3）扩频码
在 CDMA 的多址方式中，多颗卫星能在同一载频上同时传送信号，此时需要设
计一个不同的 PRN（伪随机噪声）序列集合来区分不同的卫星。在 GPS 系统中，每
颗卫星使用两个扩频码，即粗/捕获码（C/A 码）和加密的精码（P(Y)码）。两种扩频
码提供不同的定位精度。
C/A 码码速率为 1.023MHz，码长为1023个码片，周期为1ms，主瓣两个零值之
间的频谱宽度为2.046MHz。P(Y)码为加密码，码速率为 10.23MHz，码长为 2.35*104
个码片[7]
。C/A 码只在 L1载波上调制，P 码在 L1、L2 载波上均有调制。
GPS 信号由载波、导航数据电文（所有卫星共有）和扩频码（每一颗卫星对应一
个独特的PRN序列）进行 BPSK调制生成。其中在码片变化时刻载波有 180°的瞬时
相位翻转。在导航数据位跳变时，最终信号的相位也会改变 180°。
2.2 BOC 调制信号的结构 与现存的 GPS 信号相比，伽利略信号以及计划实施的现代 GPS 信号均继承并提
高了它的性能。改进之一是引入二进制偏置载波（BOC）调制[15]
。BOC 调制是 GPS
系统为了将民码信号和军码信号的频谱分离而提出的一种新型卫星信号调制方式，很
好的解决了GPS 系统和 Galileo系统的兼容性和频谱资源紧张的问题。
BOC调制信号主要由两个参数描述：副载波频率和伪码频率，表示为BOC(m,n)。
其中 m 代表副载波频率，副载波频率为 m*1.023MHz，伪码的频率为 n*1.023MHz。
通过这两个参数，可以自由地将信号能量集中在所分配带宽的指定部分，以减少接收