卫星导航产业正随着科技的腾飞而迅速发展,作为卫星导航产业中必不可少的定位授时终端—GPS接收机的需求日益增加。如何科学有效地验证GPS接收机的性能也逐渐成为导航产业的热门问题。GPS模拟器能够有效帮助GPS接收机进行验证仿真,是分析GPS接收机性能的重要工具,所以对于GPS模拟器的研究与实现具有较大的工程意义。本文通过FPGA+ARM平台进行GPS L1频点的实时再生模拟器设计,完成对GPS L1信号的再生和时间同步两大功能,主要的研究内容如下:1)根据GPS ICD文件规定,深入研究了GPS L1的信号体制,对GPS接收部分的数字基带信号处理进行理论分析与代码实现,完成对GPS卫星信号的捕获跟踪,实时提取当前卫星信号的载波、C/A码和导航电文,并解算出定位结果。在GPS接收部分的基础上设计了GPS L1频点的再生式模拟器,利用DDS技术实时生成载波和C/A码,同ARM提取出来的导航电文进行调制,最终实现GPS L1信号的再生。测试结果表明,本文设计的系统可以正常对GPS信号进行捕获跟踪和信号再生,解算出的定位精度优于3m,再生式模拟器生成的模拟再生信号定位精度优于5m。2)针对本地秒脉冲和标准秒脉冲时间间隔的测量需求,先利用FPGA内部的进位结构完成延迟单元内插,测量小于系统时钟的时间间隔。再与脉冲计数法相结合,解决延迟单元内插法测量量程较小的问题。最后使用非线性校准的码密度测试,解决延迟内插法中延迟单元大小不均的问题。经实际测试表明,该方法能够实现对本地秒脉冲和标准秒脉冲时间间隔的高精度测量,提供时间同步所需要的稳定高精度时间间隔测量数值。3)使用高精度时间间隔测量技术和晶振驯服技术结合的方法,实现了利用标准秒脉冲信号对本地的时钟源驯服控制,完成本地时钟源与GPS卫星时钟的时间同步。利用FPGA将时间间隔输出值实时转换为压控值,再通过DAC7512将压控值转化为压控电压对本地晶振进行控制。实验结果表明,使用该方法得到的同步秒脉冲与标准秒脉冲相比,精度优于700ps,且本地晶振能够长期保持稳定状态。