GPS衛星捕捉及跟蹤算法研究

唐光杰，張仁杰

(上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海 200093)

?

GPS衛星捕捉及跟蹤算法研究

唐光杰，張仁杰

(上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海 200093)

為了能完成衛星定位，需要對衛星信號進行捕獲、追蹤。文中針對帶有C/A碼的L1頻段的GPS信號進行定位研究，捕獲能從接收的信號中粗略地估算出可見衛星的信號參數，用于幫助接收機初始化跟蹤環路，并開始跟蹤信號。碼跟蹤和載波跟蹤模塊則將這些參數細化，跟蹤后即可解調出導航數據。仿真結果表明，算法可準確快速地從32顆衛星中捕捉和跟蹤預定的衛星信號。

C/A碼；GPS; 捕捉算法；跟蹤算法

TANG Guangjie, ZHANG Renjie

(School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, China)

GPS正常運行時的實際衛星數目約為30顆，而根據接收機所處地理位置的不同，每一時刻的可見衛星也是在不斷的變化，所以接收機首先要做的就是識別當前所有的可見衛星，并確定信號頻率和碼相位的粗略值，為下一步對信號的跟蹤做準備。其中衛星信號的頻率不同于它的標稱值，因為受到衛星相對運動的影響，會產生多普勒效應，當衛星速度達到最大值時，產生的多普勒頻移可高達5 kHz。碼相位則表示了當前數據段中C/A碼開始的位置[1]。

本設計是針對使用帶有C/A碼的L1頻段的GPS信號進行定位。盡管本設計沒有做射頻前端的信號處理工作，但所使用的數據都是基于真實的GPS數據。數據文件"GPSdata-DiscreteComponents-fs38_192-if9_55.bin" 中的數據由美國科羅拉多大學團隊利用其設計的專用射頻采集前端采集獲得[2]。

GPS衛星導航系統中的信號處理是基于通道結構的，一個單一的接收機通道概要如圖1所示。……