题目：GPS实验平台设计及算法研究

全球卫星定位系统GPS（Global Positioning System）是基于卫星的星基导航定位系统，在军事和民用中有着广泛的应用。传统GPS接收机信号处理算法在专用集成电路（ASIC）中完成，所以GPS信号处理的过程对学习者而言是一个黑匣子，尤其是对于接收机性能最关键的捕获、跟踪过程，对学习者来说受到芯片方案的限制。基于软件无线电思想的接收机体系设计用通用处理器完成捕获、跟踪以及定位解算、导航应用等过程，所有算法都可以根据信号处理的具体方案用软件算法实现，有较强的开放性和通用性。本文研究的主要问题以GPS接收机工作流程为主线，对信号的下变频处理、中频数据结构与格式、基带信号处理以及导航解算的实现方式与算法进行研究，重点放在捕获、跟踪过程的软件实现与算法设计。最终期望提供一个开放的GPS中频信号软件处理平台，给出关键部分实现的软件方法。论文从接收机的总体设计结构上分析了传统硬件实现的接收机和基于软件无线电思想实现的接收平台的异同，分析了GPS接收机信号处理的关键技术，在实验基础上研究了软件方式实现的接收平台的信号捕获、跟踪和解码等技术。首先，论文详细介绍了GPS信号处理的流程与结构设计实现方法，针对设计中的重要环节，介绍了传统接收机的信号处理功能的硬件实现，对比分析了用软件无线电思想实现信号处理的流程。其次，论文结合实验结果，重点研究了GPS接收机的捕获和跟踪技术，细致分析了采用软件方式实现信号捕获的方法，研究了三种捕获算法之间的异同，并就基于圆卷积的FFT捕获算法进行了设计和改进，给出了实验结果的分析，证明了新算法的优越性。接下来，论文从锁相环原理出发，分析、设计并实现了软件方式的GPS信号接收机C/A码和载波跟踪环，并对环路参数进行了研究。最后，论文分析了导航电文解码，定位解算的实现方法。