随着城市的飞速发展,传统卫星导航接收机在日益复杂的城市环境中面临着严峻的挑战。对于穿梭在城市高楼之间的车载卫星导航接收机而言,由于高楼或树木的阻挡,卫星信号频繁地被遮挡和重现。传统接收机的跟踪环路在某颗卫星的信号被遮挡期间无法保持对卫星信号的跟踪,在信号恢复后需要重新进行捕获才能重新跟踪上卫星信号。而矢量跟踪环路可以在卫星信号被遮挡期间利用未被遮挡卫星的信号来计算该跟踪通道的环路参数,在信号恢复时可以不需要重新捕获而快速重跟踪上卫星信号,从而提高系统的可用性。本文主要研究矢量跟踪环路的设计和实现。本文以GPS系统L1载波民用C/A码信号为研究对象,首先介绍了GPS系统的组成以及GPS接收机的基本结构和信号处理流程;其次对传统接收机的标量跟踪环路进行了分析,讨论了标量载波跟踪环路和码跟踪环路的结构以及环路滤波器;接着对矢量跟踪的基本思想进行阐述,并在传统标量跟踪环路的基础上提出了一种简单且易于实现的矢量跟踪环路结构,采用一个集中卡尔曼滤波器来代替标量跟踪环路中各个通道各自独立的滤波器,来对所有通道的数据进行集中处理,并利用导航解算结果来对通道进行控制;对矢量跟踪环路的结构、参数模型及信号处理流程进行了分析;然后利用MATLAB软件接收机对矢量跟踪环路的重跟踪性能进行了仿真,验证了矢量跟踪环路具有优秀的快速重跟踪性能;最后基于FPGA+DSP开发平台完成了矢量跟踪环路算法的实现,在平台上同时设计了标量跟踪环路及矢量跟踪环路,并利用标量跟踪及解算结果来初始化矢量环路的参数,测试结果表明所设计的矢量模块能够有效工作,水平定位误差在10m左右,矢量跟踪环路结构具有可行性。