基于AVR单片机的GPS信号模拟发射器的设计与实现(2)
4.4 软件方案主要内容 17
4.5 模拟器的操作使用说明书 23
4.6 本章小节 24
5 GPS信号模拟发射器功能验证 25
5.1 引言 25
5.2 GPS星历搜索及装定实验 25
5.3 信号模拟器工作实验 28
5.4 扩展应用分析 30
5.5 本章小节 31
6 结论与展望 32
6.1 本文主要工作 32
6.2 本文设计成果主要功能 33
结 论 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
1 绪论
1．1 本课题的研究背景
随着SA（Selective Avaibility）取消后，GPS的定位精度更高，GPS市场更加壮大，研发GPS系列产品也就受到了很多国家的扶持。市场上现有的GPS接收机种类很多，为用户定位的需求带来了很大的便利。而为了便于检测GPS接收机的性能，需要用到GPS信号，也就是需要研发GPS信号模拟器。GPS卫星信号模拟器作为成本较低、使用灵活的一类测试工具，可为GPS接收机提供不受空间、时间约束的仿真模拟信号，在未来将逐成为检验接收机性能的标准工具。
对于静止的载体来说，普通的信号源和GPS接收机就可以满足检验要求。但是对于运动的载体，比如船舶、车辆和导弹等，就需要研发难度比较大的多场景GPS接收机和信号模拟器。国外较早地开展了这方面的研发工作，国内由于技术的封锁，起步相对较晚些，资料也比较少，研发很是困难，特别关于国防领域，可寻找的有用资源则更加少之又少。。伴随着GPS系统应用范围的扩大和深入、工作环境不断加剧的复杂程度，以及面对不同类型GPS接收机特殊需求的提出，开发和研制GPS信号模拟器系统具有极强的现实意义，这也是本文的立足点所在[1-5]。
1.2本课题相关内容研究发展简介
1.2.1 GPS系统介绍
GPS系统全称为“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”,即“授时与测距导航系统”，通常成为“全球定位系统”（GPS）。它是1973年由美国国防部批准陆、海、空军共同研制的一种新型高精度、高动态军用星基导航定位系统。GPS系统发展十分迅速，它能全天候地为地球表面及近地空间中具有适当接收设备的用户提供精确、连续的三文位置和速度信息，并拥有较好的抗干扰和保密特性。如今，GPS更是在与人类有关的各个领域中得到应用。
GPS系统解决了人类在地球及其周围空间的导航及定位这一难题，它不仅可以广泛地应用于海上、陆地和空中运动目标的导航、制导和定位，而且可为空间飞行器进行精密定轨，满足军事部门的需要。同时，它在各种民用部门也获得了成功的应用，在大地测量、工程勘探、地形普查测量、地壳监测等众多领域展现。
了其广阔的应用前景[6-9]。
GPS系统由三个主要部分组成，分别为GPS卫星星座、地面监控系统以及用户接收设备，如下图所示。
图1.2.1 GPS系统
（1）GPS卫星星座
发展至今的GPS卫星星座，运行在轨道上的卫星数目已经达到27颗，每个轨道平面与赤道平面的倾角大约为55度。相邻轨道面的升交点赤经相差60度，在相邻轨道上，卫星的升交点角距相差30度。轨道平面距地面的高度约为20200千米，卫星运行周期11小时58分钟（24个恒星时）在地球上任何地点任何时刻都能观测到5~8颗卫星。每颗卫星都利用两个 载频传送信号，即 （1575.42MHz）和 （1227.60MHz）。 承载精度（P）码和伪随机码（C/A)码, 仅承载P码，两个载频上承载着相同的导航数据报文。P码是加密的，只有C/A码可供民用。