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第二章 软件接收机信号的接收和分析 上海交通大学硕士学位论文 第二章 软件接收机信号的接收和分析 要利用C++/Matlab 处理GPS 信号，必须首先将GPS 卫星信号采集并保存起 来。本系统利用外置天线来对GPS 卫星信号进行接收，并采用Zarlink 公司提供 的GP2015 芯片来实现对GPS 信号的降频、AD 转换和采样来得到GPS 信号的RF 前端数据。GP2015 将GPS 信号的中心频率降频至4.309MHz，并以5.7143 （40/7） MHz 的采样频率对中频信号进行采样。在得到了中频的 GPS 数字信号后，再用 Zarlink 公司提供的FPGA 实现对RF 前端数据的提取并传输至PC 机，然后PC 机 将得到的数据以二进制文件的格式保存在硬盘中，如图2.1 所示。 天线 PC机 中频 高速 数字信号 USB接口 GP2015 FPGA 降频、AD转换、采样 信号采集、传输 图2.1 GPS 信号接收硬件平台 Fig 2.1 GPS receiver RF front-end 接下来便是利用C++和Matlab 对保存在PC 机上的GPS 中频数字信号进行处 理和相应的计算，来得到用户的位置信号，实现软件接收机的定位功能。因此必 须首先了解GPS 信号的具体结构和内容，以及实现定位操作的基本原理。 2．1 GPS 信号结构 GPS 信号包含三个部分：载波信号、伪随机码（C/A 码、P(Y)码）和导航数 据信号。其载波有两个频率部分：链路1 （L1）和链路2 （L2）。其中L1 的中心 频率为 1575.42MHz；L2 的中心频率为 1227.6MHz。两个频率部分都是基于 10.23MHZ 的时钟频率： 5 第二章 软件接收机信号的接收和分析 上海交通大学硕士学位论文 L1 1575.42MHz 154× 10.23MHz L 2 1227.6MHz 120 ×10.23MHz 目前所使用的GPS 信号中，L1 频段同时包含有C/A 码和P(Y)码，L2 频段只 包含P(Y)码。L1 频段中C/A 码和P(Y)码可以的表达式为： S A P(t )D(t ) cos(2π f t =+φ ) + A C (t )D(t )sin(2π f t +φ ) (2.1) L 1 p 1 c 1 其中SL 1 指L1 频段的信号；Ap 为P(Y)码的幅度，P (t ) =±1 为P(Y)码的相位； A 为C/A 码的幅度，C(t) =±1 为C/A 码的相位；D (t ) =±1 为导航信号，f 为L1 c 1 的频率，φ 为初始相位。图2.2 描述了GPS 信号的产生原理。 L2信号 1227.6 MHz 1227.6 MHz