GPS IF信号的计算机模拟和实现.pdfVIP

第33卷 第5期 武 汉 大 学 学 报 ·信 息 科 学 版 Vo1．33 NO．5 2008年5月 Geomatics and Information Science of Wuhan University May 2008 文章编号：1671—8860(2008)05—0472—03 文献标志码：A GPS IF信号的计算机模拟和实现 郭际明 。 汪 伟 巢佰崇 (1 武汉大学测绘学院，武汉市珞喻路l29号。430079) (2 辽宁工程技术大学地理空间信息技术与应用实验室，阜新市中华路47号。I23000) 摘 要：提出了用GPS卫星星历来近似模拟计算载渡多普勒频率和卫星信号延迟，进而用计算机模拟 GPS 接收机的中频数字信号，为软件GPS接收机的模型算法提供数据源。与实际接收的卫星中频数字信号的频 谱进行比较，结果表明。用计算机模拟GPS IF信号是可行的和有效的。 关键词：GPS；中频；信号模拟 中图法分类号：P228．41 自1992年Joe Mitola提出软件无线电的概 为 (￡)(为方便起见，只考虑L C／A信号)，则有： 念ll 以来，其以软件模块化设计的观点和独特的、 N (￡)一∑— (卜 ) (卜 k‘。。— 自由的信道配置方式受到了广泛的关注。随之发 = l 展起来的GPS软件接收机的设计方案 ]也在不 )cos(2 7r(fL + ，口。 )(￡一 )+似)+ 断地改进。GPS软件接收机的信号捕获和跟踪 MP(￡)+n(￡) (1) 模型的验证取决于数字化的 GPS中频信号。 其中，忌是接收到的卫星顺序编号；N是可见卫星 Akos指出[6]，在未来几年的计算机水平下，直接 的个数；、／／2P 、 、 ，口。 、似分别为第忌个卫 对高达1．5 GHz的射频信号采样并分析是不太 星的能量、码相位总时间迟延、载波相位总延迟、 现实的。所以，目前的GPS中频数字信号都是对 多普勒频率和随机相位；MP(￡)和n(￡)为多路径 接收到的射频信号(RF signa1)先经前端低噪放 效应和噪声；d (·)、C (·)、cos(·)分别为接收 大器(LNA)放大并混频，转化为中频信号(IF 机接收的第忌颗卫星的数据码、C／A码和载波。 signa1)，再由A／D采样并量化后得到。现有的 该信号经过前端放大器放大并用频率为 的本 GPS信号接收前端有 Atmel公司的ATR系列、 地信号混频。设接收机产生^ 的晶振误差为 GPS CREATION的GPS10系列等，其造价一般 ￡ ，本地混频信号为S (￡)，则有： 都比较高，而且不能人为设置及模拟不同环境下 S (￡)一cos(2 7rfL (t～ ￡ )) (2) 的噪声参数(如多路径误差的能量、相关时间迟延 由式(1)和式(2)混频得到的信号经低通滤波 等)。鉴于此，本文用计算机模拟GPS L。中频采 器滤除掉高频部分后，输出为S (￡)，则有： 样后的数字信号，并存储为文