免费论文：数字中频GNSS信号源的软件设计

软件GNSS（Global Navigation Satellite System）信号模拟器用于模拟产生多星座多信号体制的卫星导航信号，为卫星导航系统的仿真和接收机的测试提供一种高效的工具。本课题主要服务于多星座可重构GNSS信号产生仿真子系统。该子系统可以产生丰富的，模拟真实的多系统、多频点、多卫星的卫星导航信号。该子系统主要由基带信号产生处理单元、中频信号产生处理单元、射频信号产生处理单元，以及合路器四部分组成，然后分别对各信号产生处理单元进行设计实现，最后进行系统集成。本课题将研究具备多种信号体制兼容及互用仿真能力的“多星座GNSS信号产生子系统”的数字中频GNSS信号源部分的软件设计。本文以Visual C++ 2008为开发环境在PC平台上设计了一种软件中频信号模拟器，用以产生GNSS数字中频信号。通过接收来自用户设定的试验环境相关数据，选择以GPS L1信号为主体研究对象，首先读入由基带信号产生处理单元（上位机）产生的各系统、各频点卫星导航电文和信号状态参数等数据，随即产生对应于该时刻该频点该卫星的扩频信号、载波信号，之后完成相应系统、频点各卫星通道PRN码扩频调制、数字载波调制与合路，形成该频点数字中频信号；采用全相位傅里叶算法对采样得到的数据进行了频谱分析；并将所获得的数字中频信号送入软件接收机进行定位解调，与基带信号产生处理模块和数字中频生成模块构成一个闭环测试系统，用以验证信号的准确性；同时还提供了图形用户界面的控制方式，便于用户实现参数配置、数据处理以及结果分析。以此为基本架构，支持其他路信号在目前的平台上扩展，进而用以支持相应的组合接收机的研发。本文以GPS L1中频信号软件模拟器的工作原理即其实现方案为线索逐步展开。主要研究了GPS卫星导航系统从已知卫星星历外推生成导航电文的方法，并详细介绍GPS导航电文结构组成和信号生成过程中需要用到的参数。分析了卫星信号传播过程中涉及到的各种误差模型及其在系统中的实现。误差项包括星钟误差、多普勒效应、相对论效应、星历误差、电离层误差、对流层误差、多路径误差、地球旋转误差，并将这些误差项加入信号中可使模拟器产生的信号较真实地反映各种误差源的影响。研究了受上述各种误差项影响的导航卫星信号在到达接收机天线前端时的状态，计算了相应参数，最终将信号状态参数和导航电文按通信协议形成数据文件供中频模块调用，经计算机软件数字信号调制生成数字中频级数据文件，以送GNSS导航卫星信号软件接收模拟器进行解调或定位。

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