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进入21世纪以后,全球定位系统(GPS)得到了更加广泛的应用。几乎所有的中高端智能手机都配备有GPS模块,所有中高端汽车也具备实时卫星导航功能,在国防领域,战斗机、航天飞机、导弹等高精尖设备上也同样可以找到GPS的身影。随着科技的日益发展,GPS的应用领域也在不断拓展,人们对GPS的要求也越来越高,高动态环境下的GPS接收机的需求应运而生。在高动态环境下,GPS接收机的高速运动导致加载在其信号载波频率上的多普勒频移很大,从而使得普通GPS接收机难以满足高动态环境下的需求。针对该情况,本文将对高动态环境下的GPS接收机进行研究,分析其信号组成特点以及处理过程。论文首先介绍了目前GPS接收机的研究现状,GPS系统的三大组成部分以及GPS信号的组成及特性,并在此基础上介绍了信号的捕获、跟踪以及定位解算基本原理。其次,为研究高动态GPS信号的处理方法,本文设计了一个模拟高动态GPS信号源的软件,该软件可以根据预先设计好的载体运动的模型模拟出对应的GPS中频信号。本文第三章便详细介绍了该软件的算法原理以及仿真过程,该章着重分析了高动态环境下GPS信号与普通GPS信号的不同点以及产生这些不同点的各种影响因素,同时根据卫星星历表分析出可见星及其星历数据,最终得到所需模拟信号源数据。在获得模拟的高动态GPS信号之后,本人继续研究高动态环境下信号的捕获算法,研究仿真实验表明,基于XFAST自适应滤波捕获算法可以快速精准的捕获到信号。最后,根据捕获环节对载波频率和伪码相位的粗略估计值,将其作为跟踪环路的输入,进一步研究信号的跟踪算法。在分析了GPS信号的跟踪原理、影响跟踪效果的三个因素之后,完成了二阶、三阶跟踪环路的分析设计,同时针对高动态环境下的信号,加入非线性Kalman滤波器对跟踪环路进行更精确的估计。仿真结果表明,在有Kalman滤波器辅助的三阶跟踪环路具有更好的跟踪效果。本文对高动态GPS信号进行了模拟分析,并对其捕获跟踪环节进行了相应研究,为进一步优化高动态GPS接收机算法奠定了基础。