近年来,GPS导航在交通、地图测绘、资源探测方面发挥着越来越重要的作用,GPS导航相关技术的研究方兴未艾。GPS硬件接收机因专用集成电路的快速发展而得到应用,但其具有非编程性,缺乏灵活性等缺点。软件接收机不同于硬件接收机,信号的捕获和跟踪都是由软件完成。通过测试不同算法对接收机性能的影响,软件接收机可以快速有效地分析与验证这些算法的性能。本文基于GPS软件接收机提出几种GPS信号捕获算法,用于微弱信号环境及高动态环境下的信号捕获,并对一些传统算法进行优化,最后用仿真结果验证了算法的可行性。本文主要的研究工作具体如下: 1.首先按照GPS接收机的结构简单介绍了GPS软件接收机的主要模块:射频前端、信号处理、定位解算。其中在信号处理模块介绍了GPS软件接收机的跟踪算法,定位解算模块介绍了最小二乘法定位算法。 2.介绍了GPS信号结构,详细介绍了扩频码C/A码的相关特性。简单介绍了传统的GPS信号捕获算法:串行搜索捕获和FFT搜索捕获。提出了一种新的GPS信号捕获算法——最佳数据组合捕获,用相干积分过程代替传统的算法中的非相干积分过程,能有效提高接收机捕获灵敏度。基于C/A码的互相关特性,提出了一种快速捕获算法,并对该算法进行改进,解决了算法估计结果的模糊性的问题。 3.介绍了一种基于FFT搜索的批处理捕获算法,并将该算法和最佳数据组合捕获法同时用于捕获的低动态微弱信号,将两种算法的捕获结果进行对比分析。 4.介绍了GPS/INS超紧组合导航系统结构和频率补偿的原理,提出了一种基于GPS/INS超级组合导航系统结构对高动态GPS信号进行预处理的方法。对由模拟器产生的高动态信号进行预处理后,再用最佳数据组合法对处理后的信号进行捕获,最后对实验结果进行总结分析。 本文通过对传统GPS信号捕获算法的研究,对提出的最佳数据组合捕获算法原理进行深入分析,并将该算法用于两种不同的环境下验证,对实验结果进行了一定的探讨。这些工作为以后进一步研究现代GPS软件接收机算法打下了基础。