● 摘要
GNSS（Globle Naviagtion Satellites System）卫星信号由于卫星系统、调制方式和结构、频点的不同导致调制的卫星信号呈现出不同的特点，这种多样性导致传统的硬件接收机在兼容性导航卫星接收机的设计和实现过程中变得更加复杂。在这样背景下，基于软件无线电理念的软件接收机得到越来越多的研究人员的青睐，它将研究的重点转向了高效的捕获和跟踪算法的研发，而只保留了软件无法实现的射频前端，这样不仅可以简化设计，而且有可能借助数字信号处理算法，得到更高的精度，灵敏度和动态性能。软件接收机开发的重要步骤之一就是算法的离线实现，这样就需要导航卫星数据记录仪首先采集特定场景的射频数据。本文设计并实现了一个基于CF+DSP 的便携式导航卫星数据记录仪（下文简称 GNSS Logger），能在多种采样速率下将导航卫星中频数据实时存储在CF 卡中，通过自行开发的捕获程序和开源的软件接收机算法给出定位结果，验证了导航卫星数据记录仪的可靠性和正确性。GNSS Logger 全面支持GPS/GLONASS/Galileo，采样率最高可达50MHz，并能同时输出I，Q 双通道数据；由于采用固态介质作为存储载体，系统可以很容易的搭载在高速转台或者高过载设备上做相关的接收机实验。在存储容量方面，16G 的CF 卡在市场上已经很常见，本系统也可几乎在简单复制硬件电路的情况下增加CF 卡通道来延长数据的记录时间；GNSS Logger内带Blackfin 高性能DSP，如果已经开发出高度优化的算法，可以直接移植到系统的DSP 上执行，实现一个简单的软件接收机样机，具有更好的技术继承性。本文在GNSS Logger 采集的GPS 中频数据的基础上，研究了GPS 软件接收机的捕获和跟踪、解调、定位等算法，结合一些开源的软件包，实现了GPS 中频数据分析和处理软件，并对GPS 软件接收机开发中的几个关键技术做了深入研究。