MATLAB仿真实现数字中频GPS信号模拟与验证

"这篇论文探讨了数字中频GPS信号在MATLAB环境下的仿真技术，主要应用于INS/GPS紧耦合系统。作者杨勇、陈偲和王可东来自北京航空航天大学宇航学院，他们分析了中频GPS信号的结构，考虑了实际环境和载体状态，包括信号延迟、多普勒频移和钟差等因素。通过中频信号的解析表达式，实现了多卫星信号的合成。使用MATLAB进行仿真计算，结果显示信号符合实际，同时经过软件接收机的捕获、跟踪和解调验证了信号的准确性。关键词包括GPS、高动态、紧耦合、中频和信号模拟器。" 正文: 全球定位系统（GPS）在现代导航和定位中扮演着至关重要的角色，尤其在与惯性导航系统（INS）结合使用时，可以提供更准确和可靠的导航信息。然而，随着对导航系统性能需求的不断提高，如在高动态环境下（如导弹制导）的应用，传统的纯惯性导航已经无法满足要求。因此，GPS/INS紧耦合系统的研发成为了一个重要领域。 在这个背景下，数字中频GPS信号的仿真显得尤为重要。它能模拟真实世界中的各种因素，如信号延迟，这是由于信号从卫星传输到接收机所需的时间；多普勒频移，由于接收机和卫星之间的相对运动产生的频率变化；以及钟差，包括GPS卫星和接收机内部时钟的不准确性。这些参数的精确模拟对于确保导航系统的性能至关重要。 MATLAB作为强大的数学和工程计算工具，被广泛用于信号处理和仿真。在这篇论文中，研究人员利用MATLAB构建了数字中频GPS信号的仿真模型，不仅能够模拟多个卫星信号的合成，还涵盖了实际环境中的各种影响因素，如电离层和对流层延迟、多路径效应，甚至包括载体运动、天线指向、弹体振动等复杂因素。 信号模拟器的优越性在于其灵活性和成本效益，它可以反复使用，提供完整且可控制的数据，支持快速原型开发和新信号验证。对于GPS接收机的开发，数字中频信号模拟器特别有用，因为它能模拟接收机前端的下变频、滤波、采样和自动增益控制过程，直至生成适合接收机处理的数字信号。 尽管市场上已有成熟的GPS接收机产品，但国内在自主知识产权的GPS技术，特别是核心芯片的研发上仍有待加强。与此同时，国内的“北斗”和“GALILEO”等导航系统正处于发展阶段，这也促使对信号模拟器的研究更加重视。 总结来说，这篇论文详细介绍了数字中频GPS信号的MATLAB仿真技术及其在紧耦合导航系统中的应用，展示了通过仿真计算验证信号正确性的过程。这一工作对于推动GPS/INS组合导航系统的发展，特别是在高动态环境下的应用，具有重要的理论和实践价值。