GPS软件接收机中信号跟踪算法研究与Matlab仿真【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告 电子信息工程 GPS 软件接收机中信号跟踪算法研究与 Matlab 仿真 一、 课题研究意义及现状 全球定位系统 (GPS)是英文 Global Positioning System 的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。 GPS 是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密 性。系统由 21 颗工作卫星和 3 颗在轨备用卫星组成，它们平均分布

2、在互成 60 度的 6 个轨道面上，轨道倾角为 55 度，在地球上任意地方，至少有 4 颗在地平线 7.5 度以上。因此 GPS 技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。 GPS 系统从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，它成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。 GPS 系统最初是美国为增强其国防力量而建立的，但是它在民用和商业领域中的价值不断地 被认识和开发。 随着数字信号处理技术的发展，在 GPS 接收机中使用 ADC 将接收到卫星信号在天线部分数字化，然

3、后再使用软件来处理数字信号，实现用户位置的定位。在这种采用软件方法实现的 GPS 接收机中，硬件和软件方法几乎是独立的，在不改变硬件条件下，通过软件升级实现 GPS 系统的升级，具有很大的灵活性。随着全球卫星系统的发展和升级， GPS 软件接收机具有的众多优点将越来越突出。目前， GPS 软件接收机的设计与实现己经成为众多研究机构的研究热点，本文也对其信号跟踪技术进行了研究和仿真。 二、 课题研究的主要内容和预期目标 课题 主要研究 GPS 软件接收机信号跟踪中的码相位跟踪与载波跟踪的基本原理 ，熟悉 Matlab软件并能掌握 Matlab 程序的设计方法，完成 GPS 软件接收机的码相位和载

4、波跟踪环路设计 ，并用Matlab 程序实现。具体内容：（ 1）研究 GPS 的基本工作原理 ；（ 2）研究 GPS 载波跟踪的 方法，掌握 常见的几种载波跟踪的方 法；（ 3） 研究 GPS 码相位跟踪的方法，掌握常见的码相位跟踪方法； （ 4）研究 Matlab 软件程序设计的基本原理，完成 GPS 信号跟踪的 Matlab 程序设计和仿真；结合上述内容，设计开发，完成 GPS 信号跟踪 的 研究和 Matlab 程序设计，最后 Matlab 软件仿真得到实验结果，生成仿真程序和设计文档。 三、 课题研究的方法及措施 本课题主要研究的是 GPS 软件接收机的信号跟踪与 Matlab 仿真

5、，所以主要采用理论分析结合实验方法进行。在 课题研究之前 ，先掌握一定的理论基础，在理论中寻找适合本课题的设计方案 ；然后，利用 Matlab 软件编写仿真程序，仿真实现 GPS 软件接收机信号跟踪 功能。 首先，针对 课题要求，查阅 GPS 相关资料，了解 GPS 信号 的基本原理 ；在此基础上，查阅 GPS 软件接收机信号跟踪 的相关 文献 资料 ，了解 GPS 信号跟踪 的基本概念 ，了解 信号跟踪中载波跟踪和码相位跟踪的 作用和意义 ，理解 载波跟踪和码相位跟踪的 原理，了解国内外对于该课题的研究现状和方向，探索新的优化技术。其次，明确研究的重点是 GPS 软件接收机中信号跟踪的实现方

6、法 ，然后阅读一定数量的 GPS 软件接收机中信号跟踪实现的 相关 文献 资料 。同时 ，详细研究 GPS 软件接收机中信号跟踪的 原理及过程，设计 信号跟踪 框图， 分析不同跟踪方法对信号跟踪的影响， 为接下来的程序设计做好理论准备。最后，通过研究相关资料，查找 Matlab 软件程序设计的基本原理，熟悉 Matlab 这个实验环境， 根据 系统 总体指标及功能要求 着手编写仿真程序。用软件仿真的手段对 信号跟踪的方法 进行测试。对比实验结果， 确认是否符合其信号跟踪要求 ，得出课题研究的成果。 在课题设计的过程中及时记录问题，并对问题进行深入研究和分析，尽量做到把不懂的问题都弄清楚，必要时

7、去请教老师，按时完成毕业设计，撰写毕业论文。 四、课题研究进度计划 2010/2011（第一学期）：明确任务，收集资料，确定系统总体设计方案，完成外文翻译、文献综述及开题报告，并做好开题答辩。 2010/2011（第二学期）： 第 1 周至第 3 周：掌握 GPS 软件接收机信号跟踪的方 法 ，同时学习并掌握 Matlab 程序设计； 第 3 周至第 4 周：编写 Matlab 程序实现 信号跟踪 功能，并用 Matlab 程序实现 载波跟踪和码相位跟踪 ，并进行反复论证； 第 5 周至第 6 周：进行方案补充以及相关信息的修改； 第 7 周至第 8 周：撰写毕业论文，完善与修改毕业论文； 做

8、好论文答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 吕艳梅，李小民，孙江生高动态环境的 GPS 信号接收及其算法研究 J电光与控制， 2006，8， 13(4)： 24 27 2 董渊文 ， 官洪运 ， 胡辉 GPS 接 收机伪码跟踪技术研究及仿真 J系统仿真学报， 2006， 11，18(11)： 3209-3211 3 唐峻 GPS 卫星数字中频信号的捕获跟踪研究与仿真 D 北京 ： 北京交通大学 ， 2007 4 唐学术 高动态 GPS 接收机的捕获与跟踪算法研究 D 北京 ： 北京理工大学 ， 2008 5 张凤传 ， 苗玉彬 ， 刘印锋等 基于 GPS/

9、GPRS/GIS 的智能公交监控系统 J 计算机工程 ， 2008，11， 34(22)： 277-279 6 卓林高动态 GPS 接收机方案设计及应用研究 D哈尔滨： 哈尔滨工业大学， 2005 7 朱亚峰，田增山，周永胜 GALILEO/GPS 中频接收的同步性能研究 J重庆邮电大学学报 (自然科学版 )， 2008， 2， 20(1)： 53-57 8 李金海，巴晓辉， Sheraz Anjum，陈杰基于自适应锁相环的高动态 GPS 信号载波跟踪算法 J电子器件， 2007， 8， 30(4)： 1440 1443 9 S derholm S， Jokitalo T， Kaisti K，

10、 etal SmartPositioning with Fastrax s Software GPS ReceiverSolutionC ION GNSS 2008， Savannah， USA， 2008 10 Kaplan E D Understanding GPS Principles and ApplicationsM Massachusetts： Artech House，1996， 8 11 ALAQEELI A Global Position System SignalAcquisition and Tracking Using Field Programmable Gate A

11、rraysD USA, Ohio University， 2002 12 王志春 浅论精确农业 J 农业与技术 ， 2000， 2， 2： 8-10 13 方群 ， 袁建平 ， 郑谬 卫星定位导航基础 M 西安 ： 西北工业大学出版社 ， 2003， 2 14 姜华 基于 CORDIC 算法的 GPS 载波跟踪环鉴相器的设计 J 信息技术 ， 2008， 1， 32(1)： 60-62 15 张凤传 ， 苗玉彬 ， 刘印锋等 基于 GPS/GPRS/GIS 的智能公交监控系统 J 计算 机工程 ， 2008，11， 34(22)： 277-279 16 KAPLAN E D 著 寇艳红译 GPS 原理与应用 M 第二版 . 北京 ： 电子工业出版社 ， 2007，6