GPS软件接收机v2之一 GPS卫星信号

将基础知识打牢固了，才能慢慢的将学问做深。比如要研制一种高动态接收机就和一般的定位接收机存在差异。我们做仿真的最终目的是做出产品，那么现在大家能看懂产品指标吗？我在这里列出了导航设备的部分指标，让大家管中窥豹。如果想搞研发，前提是你要能看懂技术指标。写过技术文档的工程师应该都了解这个道理！本文超过四千字，非专业人士莫入！

当年写的的技术指标要求！

现在已经是BD3时代了！

（1）输入信号

BD2：B3、B1

GPS：L1

（2）定位精度

给出的定位信息为经、纬、高信息，经换算后的定位精度为

水平定位精度：BD2/GPS   ≤ 10m    1σ

         BD2+GPS  ≤ 10m     1σ

竖直定位精度：BD2/GPS   ≤ 15m    1σ

         BD2+GPS  ≤ 15m     1σ

速度精度（地理坐标系下东、北、天）：≤ 0.8 m/s 水平、

                       ≤ 1 m/s 竖直

（3）满足动态指标

加速度：  ≥ 20g（先看10g条件下能否满足）

速度：    ≥ 800m/s

转速：    ≥ 20000r/min

（4）时间指标

冷启动：≤ 36s（平均）

辅助定位时间：≤ 8s

热启动：≤ 6s（平均）

失锁重捕时间：≤ 1s（失锁时间 ≤ 5s）

（5）天线型式：双天线

从仿真到产品

做产品总要先从仿真开始。GPS软件接收机的开发也是如此！导航卫星发射的信号经过大气传播，由接收机天线接收，经过RF前端（放大、下变频、滤波、采样、量化）处理之后，转换成了数字中频信号。此时就可以用软件来完成中频信号的处理！那么为什么要选在中频而不是基带呢？先看看一般数字接收机的物理架构！

请思考：为什么要定在中频进行AD转换？

一般在生成中频信号的时，我们主要需要考虑6个方面的内容。

(1)参数设置。仿真开始一前需要设置的参数有:仿真时间(开始时刻和仿真数据长度)、用户运动状态(初始位置、速度、加速度)、采样率、信噪比、需要仿真的误差参数(卫星钟差、电离层误差、对流层误差、多径效应)等。

(2)导航卫星星座的生成。根据预存广播星历计算信号发射时刻的卫星位置和速度。

(3)接收机轨迹的生成。根据用户设置的接收机运动模式，计算仿真时间内接收机的位置、速度。

(4)导航电文的生成。该模块编辑生成可见导航卫星的二进制导航数据。

(5)误差仿真模型的生成。导航信号卫星从发射到传播，最后被接收的过程中，受到多种误差源的影响。有时候为了简化仿真，可以只对接收机捕获、跟踪影响比较大的误差源进行了建模仿真。

(6)信号状态的计算。根据以上部分计算出来的信号传播时间、多普勒频移和信噪比计算信号幅度、伪距的相位、码速率、载波相位、频率等各种信号参数，最终生成调制信号。

如果早期仿真这么做就太复杂了，需要切合实际的删减。如果你只专注物理层算法的研究，那么只需要考虑信号幅度、伪码、码速率、载波相位、频率等各种参数，写出符合实际情况的中频信号即可！其他的内容暂时无需考虑！因为这样的信号已经足够你研究捕获和跟踪算法了！如果再复杂一些，那么将比特位和信号帧的概念也放置到信号中！然后再将多路卫星信号糅合在一起！仿真必须从简单到复杂，否则事倍功半！

GPS卫星信号是经过直序扩频和载波调制后的信号，由GPS卫星发送给广大用户。下面我们将在介绍扩频通信原理的基础上，给出GPS卫星信号的产生与结构。这就是导航信号处理系列文章的开头了！！！简单明了一直是算法工匠的风格。之前已经写过相关知识文章，这里给出链接，不再赘述。

扩展频谱通信原理概述！

所谓扩展频谱技术一般是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。典型的扩展频谱系统如图所示：

典型的扩展频谱系统框图

它主要由原始信息，信源编译码，信道编译码（差错控制），载波调制与解调，扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。信源编码的目的是去掉信息的冗余度，压缩信源的数码率，提高信道的传输效率。差错控制的目的是增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。调制部分是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段，短波频段等。扩频调制和解扩是为了某种目的而进行的信号频谱展宽和还原技术。

与传统通信系统不同的是在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。为什么要进行扩频？因为它具有一些独特的优点。

此时可以开始慢慢回顾算法工匠的博士论文，伴随着给出MATLAB代码的过程！代码的消化很耗时间，请大家务必吃透！！！