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1．2 伪距的获取
分析GPS定位解算算法可知，要解算用户的三维位置和时间偏移量，首先需要获得各颗卫星的位置和相应的伪距观测量，因此，伪距观测量的精度直接影响到用户位置解算的精度。
在GPS接收机中，可以任意选择一个时刻作为本地参考时间，本地参考时间与GPS系统时间的差值即为时间偏移量tu。对于GPS信号发射时间而言，如果不考虑每颗卫星的时钟修正项，所有卫星的导航电文子帧1的起始点都是在同一时刻发射的，因此可以认为不同卫星的导航电文子帧1的发射时刻是相同的，但是不同卫星的子帧1的起始点是在不同时刻接收到的，这个时间差就代表不同卫星到接收机的时间差，即距离差。在导航电文中，子帧1每30 s出现1次，而不同卫星信号到达接收机所需时间的差值最大只有20 ms。因此，很容易保证所观测的不同卫星的子帧1都是在同一时刻发送的。统计本地参考时间与所接收到的卫星星历子帧1的开始位置的时间间隔即可得到伪距信息，如图1所示为伪距测量的时间关系。

在GPS接收机内部存在两种时间统计方式，本地时间T和道时间Ti。本地时间可以选择任意一个时刻作为参考，之后便由本地晶振计数累加。通道时间由三部分组成：20 ms计数TD，1 ms计数TCA和C／A码相位计数TCAphasc。每个通道在接收到导航电文子帧1的TLM遥测字时刻，三个计数值同时清零，之后由跟踪得到的C／A码相位为步长累加，即通道时间Ti为：
Ti=TD／50+TCA／1 000+TCAphasc／(1 023×1 000)
在某一中断时刻，本地参考时间与GPS系统时间的差值即为时间偏移量tu，本地参考时问和各个通道时间的差值与光速乘积即为ρi，即：
ρi=(T-Ti)·c

2 系统方案设计
一般来说，在实时信号处理系统中，底层信号处理的特点是处理的数据量大，处理速度高，但运算结构相对比较简单，适于用FPGA进行硬件实现，这样能同时兼顾速度及灵活性。上层信号处理的特点是处理的数据量较少，但算法的控制结构复杂，适于用运算速度高，寻址方式灵活，通信机制丰富的DSP芯片来实现。
由于GPS接收机系统涉及到GPS信号捕获算法、载波跟踪算法、码跟踪算法、卫星位置解算，用户位置解算、以及大量的相关算法计算，综合算法复杂且运算量相当大，同时GPS接收机系统要求很高的定位精度和实时的动态性能，对系统的体积、功耗、稳定性等也都有较严格的要求。如果所有任务都由DSP来完成，不仅对DSP的压力很大，还有可能满足不了系统的实时性要求。为了协同DSP完成整个GPS接收机系统的工作，在该系统中采用一片DSP高速微处理器和FPGA大规模可编程阵列组合搭建了系统硬件平台，FPGA主要完成GPS信号的捕获、跟踪和解扩解调，以得到导航和测距信息；DSP芯片作为系统的主处理芯片，主要负责数据处理，以及对逻辑控制模块的通信与控制，而系统外围设备的控制与通信工作由FPGA完成。这样可以使整个系统的任务合理分配，DSP芯片能更专注于大量数据的处理，使信号处理的实时性得以保证。总体框图如2所示。

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关键词： 算法 研究 实现 解算 定位 DSP GPS 基于