随着美国GPS的现代化、欧洲Galileo系统的出现、俄罗斯GLONASS的复兴和中国“北斗二代”的部署,全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)的面貌将焕然一新。为了提高精度与可靠性,设计能充分灵活运用所有导航卫星系统的GNSS接收机是一个必然的趋势。而且在这个新系统、新频率和新编码体制不断出现与变化的较长时期,广大研究者们需要快速,低风险地评估各种算法。传统GNSS接收机由于信号处理核心算法使用专用集成电路等硬件实现,其算法与参数很难改变,已难以满足要求。而采用软件无线电思想的GNSS软件接收机由于其开放性、灵活性等优点,可以方便地实现复杂高精度并兼容多个GNSS系统的算法,从而提高接收机精度及兼容性,所以多频多系统的GNSS软件接收机架构是下一代GNSS接收机的最佳方案。 本文以GPS为对象,主要研究了GPS软件接收机基带信号处理和导航解算,实现了基于射频前端和普通PC的单频GPS软件接收机。在信号捕获部分,比较了传统串行捕获算法和基于FFT的平行码捕获算法,选择了速度更快的后者,最后通过相位关系进行频率精捕获。在跟踪部分,使用非相干延迟锁定环(DLL)和科斯塔斯锁相环(PLL)实现了对GPS信号的稳定跟踪,并研究了数字环路滤波器的设计。在基带信号处理的基础上,通过位同步,子帧同步完成了导航电文的提取并得到伪距信息,接着解码导航电文获得星历,采用最小二乘法实现了接收机的定位。本文最后对整个系统进行了分析,介绍了各主要模块功能,给出了各模块程序的流程图。 本文研究的GPS软件接收机的开发与实现为多频多系统GNSS软件接收机的后续开发奠定了基础,其思想可以应用于任何GNSS软件接收机的设计。