GPS/BDS双模软件接收机设计与实现

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随着导航技术的不断发展,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)已经成为各国争相发展的热点。美国的GPS(Global Position System)到如今已经工作了四十多年,其覆盖范围广,定位精度高。中国独立研究制造的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)已经实现亚太地区的稳定定位服务功能。在导航系统快速发展的状态下,导航接收机技术也随之发生变化,多模多频的软件接收机成为了其发展的热点之一。本文就是在导航接收机技术的发展趋势下,深入研究了 GPS/BDS软件接收机的基带信号处理和定位解算算法,给出了 GPS/BDS双模软件接收机的设计方案,实现了基于C++的GPS/BDS双模软件接收机,并利用卫星数据验证了 GPS、BDS、GPS/BDS各种模式下的定位功能。本文在GPS和BDS定位原理、信号格式、坐标系统和时间系统研究的基础上,给出了 GPS/BDS双模软件接收机的整体设计方案,并采用了位运算算法和多线程技术以提高数据处理速度。在基带信号处理过程中,利用压控振荡器(Numerically Controlled Oscillator,NCO)产生本地的载波和伪码,对中频信号采用线性串行算法进行捕获,采用锁频环(Frequency Locked Loop,FLL)辅助锁相环(Phase Locked Loop,PLL)的方式进行载波跟踪,采用延迟锁定环(Delay Locked Loop,DLL)进行码跟踪,以载波辅助的方式来提高码环路的跟踪速度。在定位解算过程中,在计算GPS/BDS伪距和卫星位置的基础上,利用伪距融合算法构建定位方程,使用加权最小二乘法求解方程,最终得到接收机位置。为了观察各通道数据处理过程,显示定位结果、星座信息,设计实现了基于Allegro库的人机交互界面。为验证GPS/BDS双模软件接收机的定位功能,用中频数据采集器采集实际GNSS信号对设计的软件接收机进行了 GPS、BDS、GPS/BDS三种模式下定位处理,验证了定位结果的正确性。
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