基于MATLAB的GPS卫星信号仿真系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB开发了一个完整的GPS卫星信号仿真平台，支持卫星轨道建模、C/A码生成、导航电文模拟和信号传输延迟仿真，为GNSS研究和教学提供高效工具。

详 情 说 明

基于MATLAB的GPS卫星信号仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的GPS卫星信号仿真系统，实现了完整的GPS L1频段信号生成与仿真。系统通过精确的数学模型模拟真实GPS卫星信号的发射、传播和接收全过程，能够生成包含多普勒频移、电离层延迟等实际影响因素的仿真信号，为GPS接收机算法的开发与测试提供可靠的数据支持。

功能特性

• 卫星轨道精确建模：基于开普勒轨道参数实现多卫星轨道动力学仿真
• 完整导航电文生成：模拟生成符合GPS标准的导航报文数据
• 伪随机码序列生成：产生精确的C/A码（粗捕获码）序列
• BPSK调制技术：采用二进制相移键控调制将信号调制到L1载波
• 多路径效应仿真：模拟信号传播过程中的多路径干扰
• 电离层延迟补偿：集成电离层延迟模型进行传播误差仿真
• 多卫星信号合成：实现CDMA多址接入的复合信号生成
• 可视化分析工具：提供星座图、频谱图、相关峰等多种分析图表

使用方法

基本配置

1. 设置卫星星历参数文件路径
2. 配置接收机位置信息（经纬度、高程）
3. 定义仿真时间参数（起始时间、持续时间、采样率）
4. 设置环境参数模型选项
5. 运行主程序生成仿真信号

参数配置示例

% 接收机位置设置 receiver.latitude = 39.9042; % 纬度（度） receiver.longitude = 116.4074; % 经度（度） receiver.altitude = 50; % 高程（米）

% 仿真时间参数 simulation.startTime = datetime('2024-01-01 00:00:00'); simulation.duration = 60; % 持续时间（秒） simulation.samplingRate = 10e6; % 采样率（10MHz）

信号生成与输出

运行系统后，将生成：

• 复合基带信号数据文件
• 各卫星单独信号分量
• 导航电文数据文件
• 信号质量分析报告

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必需工具箱：

- Signal Processing Toolbox - Communications Toolbox - Mapping Toolbox（可选，用于地理计算）

• 内存要求：建议8GB以上RAM
• 存储空间：至少1GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心调度功能，包括初始化参数设置、调用卫星轨道计算模块、生成导航电文数据、产生伪随机码序列、执行载波调制处理、模拟信号传播效应、合成多路卫星信号以及输出仿真结果数据。该文件整合了所有功能模块，通过统一的接口管理仿真流程，确保各子系统协同工作，最终生成符合技术规范的GPS信号仿真数据。