一種GPS接收機(jī)頻率檢測(cè)算法

劉亮亮，黃海生，李 鑫，張 弛

一種GPS接收機(jī)頻率檢測(cè)算法

劉亮亮，黃海生，李 鑫，張 弛

（西安郵電大學(xué) 電子工程學(xué)院，西安 710121）

為了進(jìn)一步保證全球定位系統(tǒng)（GPS）硬件接收機(jī)跟蹤環(huán)路成功地跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)，設(shè)計(jì)一種用于時(shí)鐘頻率檢測(cè)的算法：針對(duì)GPS硬件接收機(jī)中L1波段（中心頻率為1.57542×109Hz）信號(hào)基帶處理片上系統(tǒng)（SoC）所需要的時(shí)鐘管理單元，通過將一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到另一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的邊沿關(guān)聯(lián)起來(lái)，準(zhǔn)確計(jì)算出2個(gè)時(shí)鐘的相對(duì)速率及其相位關(guān)系，使得每一個(gè)進(jìn)入SoC的時(shí)鐘信號(hào)之間都有明確的相位關(guān)系和頻率比，為整個(gè)系統(tǒng)提供精確的同步時(shí)鐘源；該模塊還能通過全球定位系統(tǒng)核心時(shí)鐘檢測(cè)出接收到的帶有多普勒頻移的粗捕獲（C/A）碼的頻率，以及根據(jù)這些時(shí)鐘源提供的中斷給中斷控制模塊發(fā)送信號(hào)，以便對(duì)其時(shí)序協(xié)調(diào)管理。

全球定位系統(tǒng)（GPS）；時(shí)鐘比率；粗捕獲（C/A）碼頻率；頻率檢測(cè)；邊沿對(duì)齊比率計(jì)數(shù)器

0 引言

在全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）硬件接收機(jī)的片上系統(tǒng)（system on chip，SoC）工作的時(shí)候，其內(nèi)部工作時(shí)鐘是極其重要的，需要時(shí)鐘來(lái)確定在哪幾個(gè)周期里面哪一個(gè)部件需要干什么事情，各個(gè)部件需要協(xié)同工作[1-3]。接收機(jī)中基帶部分有3個(gè)不同頻率的系統(tǒng)時(shí)鐘，且用于捕獲的不同于這3個(gè)時(shí)鐘；因此為了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供精確的同步時(shí)鐘源，需要明確其每一個(gè)使用到的時(shí)鐘與基準(zhǔn)時(shí)鐘之間精確的頻率及其相位關(guān)系。同時(shí)GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)從結(jié)構(gòu)上可分為3個(gè)層次，即載波、偽碼和數(shù)據(jù)碼。在這3個(gè)層次中，偽碼和數(shù)據(jù)碼一起先通過調(diào)制而依附在正弦波形式的載波上，然后衛(wèi)星將調(diào)制后的載波信號(hào)播發(fā)出去[4-5]。為了能讓接收機(jī)跟蹤環(huán)路成功地跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)，接收機(jī)內(nèi)部需要產(chǎn)生相應(yīng)的載波和粗捕獲（coarse/acquisition，C/A）碼信號(hào)。只有當(dāng)產(chǎn)生的復(fù)制信號(hào)與接收信號(hào)吻合到一定程度，才能進(jìn)行跟蹤捕獲[6]。因此測(cè)算出接收到的C/A碼具體的頻率和相位是捕獲成功的關(guān)鍵。為了SoC可以正常工作和成功捕獲C/A碼，明確接收到的C/A碼和SoC系統(tǒng)各個(gè)時(shí)鐘的頻率及其相位顯得尤為重要[7-8]。

常用的頻率檢測(cè)方法分為周期測(cè)量法和頻率測(cè)量法2種。周期測(cè)量法的原理是先測(cè)出被測(cè)信號(hào)的周期，然后根據(jù)頻率為周期倒數(shù)求出被測(cè)信號(hào)的頻率，實(shí)現(xiàn)方法為統(tǒng)計(jì)一個(gè)被測(cè)信號(hào)的周期內(nèi)有多少個(gè)參考時(shí)鐘，以此來(lái)求得被測(cè)信號(hào)的周期，存在較大誤差；頻率測(cè)量法是在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)的脈沖數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后求出單位時(shí)間的脈沖數(shù)即為被測(cè)信號(hào)的頻率，被測(cè)信號(hào)和參考時(shí)鐘存在一定的錯(cuò)位，因此也存在較大誤差。本文針對(duì)以上問題，提出了一種可以實(shí)現(xiàn)對(duì)SoC系統(tǒng)中的各個(gè)工作時(shí)鐘和接收到的C/A碼的頻率及其相位進(jìn)行檢測(cè)的算法。

本設(shè)計(jì)在常用檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上加入了邊沿對(duì)齊比率計(jì)數(shù)器模塊，此模塊里有一個(gè)減計(jì)數(shù)器，每次減計(jì)數(shù)器的數(shù)值減到零時(shí)再進(jìn)行采樣，并且根據(jù)所選取參數(shù)的不同，每一次的采樣點(diǎn)會(huì)進(jìn)行超前或者滯后的滑動(dòng)，對(duì)減計(jì)數(shù)器加載合適的參數(shù)值即可實(shí)現(xiàn)在2次參考時(shí)鐘與采樣時(shí)鐘邊沿對(duì)齊時(shí)的區(qū)間內(nèi)計(jì)算頻率，以此大大提高精確度。通過此算法可以使得所有進(jìn)入到GPS接收機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)之間有一個(gè)明確的頻率和相位關(guān)系，為整個(gè)系統(tǒng)提供精確的同步時(shí)鐘源，其工作時(shí)鐘直接來(lái)源于外部?；鶐幚淼腟oC需要對(duì)眾多的外部時(shí)鐘源進(jìn)行控制才能滿足精確的捕獲和跟蹤需求，所以需要明確各個(gè)時(shí)鐘的頻率和相位，以便管理。

1 邊沿對(duì)齊比率計(jì)數(shù)器

邊沿對(duì)齊比率計(jì)數(shù)器（edge aligned ratio counter，EARC）的目的是測(cè)量一個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于另一個(gè)時(shí)鐘的比率，以此計(jì)算其頻率；通過計(jì)算相同時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)2個(gè)時(shí)鐘的周期數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[9-10]。同一段時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，2個(gè)時(shí)鐘的頻率比為

式中：1、2分別為2個(gè)時(shí)鐘的頻率；1、2分別為這一段時(shí)間內(nèi)2個(gè)時(shí)鐘的周期數(shù)。

如果2個(gè)時(shí)鐘不是同步的，那么為了提高測(cè)量精度，可以增加測(cè)量間隔[11]。這提供了一種改進(jìn)方法，就是以犧牲測(cè)量時(shí)間和電路的功耗為代價(jià)來(lái)提高測(cè)量精度。該模塊的目的是通過安排在2個(gè)時(shí)鐘邊緣對(duì)齊的時(shí)間點(diǎn)之間進(jìn)行測(cè)量，在提高測(cè)量精度的同時(shí)可顯著減少測(cè)量時(shí)間。這樣，時(shí)鐘周期的比率是整數(shù)值的比率，消除了非整數(shù)個(gè)周期所造成的誤差。這種方法雖然不能完美地對(duì)齊邊緣，但通常可以對(duì)齊到亞納秒級(jí)別的精度。

一個(gè)基本的EARC電路如圖1所示。要測(cè)量的2個(gè)時(shí)鐘是參考時(shí)鐘和采樣時(shí)鐘。每個(gè)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)2個(gè)自由運(yùn)行的連續(xù)計(jì)數(shù)器中的一個(gè)，標(biāo)記為參考時(shí)鐘計(jì)數(shù)器和采樣時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。每個(gè)計(jì)數(shù)器有一個(gè)關(guān)聯(lián)的寄存器，標(biāo)記為參考計(jì)數(shù)寄存器和采樣計(jì)數(shù)寄存器[12]。為了進(jìn)行測(cè)量，在2個(gè)時(shí)鐘的時(shí)鐘邊緣緊密對(duì)齊的時(shí)刻，寄存器被加載計(jì)數(shù)器的值。加載后，微處理器（micro processor unit，MPU）讀取寄存器值；為了計(jì)算頻率比，讀取的2組計(jì)數(shù)器值，每組在邊緣對(duì)齊點(diǎn)取，然后使用2組計(jì)數(shù)器值的差值來(lái)計(jì)算頻率比，則頻率比進(jìn)一步可以表示為

由于這些計(jì)數(shù)器值是在2個(gè)時(shí)鐘邊緣緊密對(duì)齊的點(diǎn)上捕獲的，周期計(jì)數(shù)差異是整數(shù)值，因此保證了計(jì)算結(jié)果的高精度。為了在邊緣對(duì)齊時(shí)捕獲計(jì)數(shù)器值，使用一個(gè)減計(jì)數(shù)器在參考時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下測(cè)量一定的間隔。該計(jì)數(shù)器在EARC電路圖中標(biāo)記為采樣計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器初值由2個(gè)計(jì)數(shù)值0和1裝載。每當(dāng)計(jì)數(shù)器值達(dá)到零時(shí)，參考時(shí)鐘上升沿對(duì)采樣時(shí)鐘值進(jìn)行采樣[13]。這些樣本用于檢測(cè)采樣時(shí)鐘的邊緣。采樣和邊緣檢測(cè)過程如圖2所示。

圖1 EARC電路

圖2 邊緣檢測(cè)過程

圖2中最上面的一行說(shuō)明了當(dāng)減計(jì)數(shù)器到達(dá)0值時(shí)發(fā)生采樣事件。在采樣邊緣，采樣時(shí)鐘被參考時(shí)鐘邊緣捕獲。接下來(lái)2行說(shuō)明了這個(gè)采樣的過程，這2行一起被標(biāo)記為樣本1，參考時(shí)鐘的采樣邊緣指向所捕獲的采樣時(shí)鐘。在樣本1事件中，捕獲的值是1，當(dāng)減計(jì)數(shù)器達(dá)到零時(shí)，在采樣器和邊緣檢測(cè)器的控制下，采樣計(jì)數(shù)器重新加載0或1。因?yàn)闃颖?沒有檢測(cè)到邊緣，且此時(shí)減計(jì)數(shù)器使用的計(jì)數(shù)值為0。由于沒有檢測(cè)到邊緣，0值將再次被加載。在參考時(shí)鐘的0個(gè)周期之后，采樣計(jì)數(shù)器的值再次為零，采樣時(shí)鐘再次采樣，如樣本2事件的2行所示，注意到采樣值仍然是1，但參考時(shí)鐘的采樣點(diǎn)相對(duì)于采樣時(shí)鐘略有超前。由于樣本1和樣本2的采樣結(jié)果是相同的值并且沒有檢測(cè)到邊緣，因此0再次加載到減計(jì)數(shù)器。在樣本3和樣本4，采樣結(jié)果再次為1，并再次加載0。最后，在樣本5處，采樣值為零。如果下降沿是要檢測(cè)的目標(biāo)邊緣，并且已知采樣時(shí)鐘相位正在前進(jìn)，采樣值從1到0的轉(zhuǎn)變意味著已經(jīng)檢測(cè)到下降沿。當(dāng)檢測(cè)到下降沿時(shí)，加載到采樣計(jì)數(shù)器的值被切換。由于0是正在使用的值，所以當(dāng)檢測(cè)到目標(biāo)邊沿時(shí)，將該值切換為1。選擇1值是為了使參考時(shí)鐘相對(duì)于采樣時(shí)鐘的采樣相位在相反的方向移動(dòng)，即此時(shí)這種情況下是延遲方向。因此，在隨后的樣本6事件中，可以看到采樣階段更早；也就是說(shuō)，它已經(jīng)延遲了。因?yàn)榇舜魏蜕洗螜z測(cè)結(jié)果都為0，所以再次加載1。然后，在樣本7事件中，采樣值轉(zhuǎn)換為1。從0到1的轉(zhuǎn)換，加上正在使用延遲計(jì)數(shù)值1，表明已經(jīng)檢測(cè)到下降沿。因此，切換回使用0加載到減計(jì)數(shù)器。到目前為止已經(jīng)證明的是，假設(shè)可以正確地選擇0和1的值，則在采樣時(shí)鐘的理想邊沿進(jìn)行采樣，在示例中，0為粗回轉(zhuǎn)（前進(jìn)），1為細(xì)回轉(zhuǎn)（延遲），該框圖表明，當(dāng)檢測(cè)到所需的邊緣時(shí)，將寄存參考時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值和采樣時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值，然后通過計(jì)算可以得出參考時(shí)鐘與采樣時(shí)鐘的頻率比以及確定他們之間的相位關(guān)系。

2 操作參數(shù)的確定

EARC的主要目的是測(cè)量一個(gè)時(shí)鐘頻率相對(duì)于另一個(gè)時(shí)鐘頻率的比率以及確定他們之間的相位關(guān)系。EARC的設(shè)計(jì)通常要求參考時(shí)鐘具有比采樣時(shí)鐘更高的頻率。假設(shè)基帶處理模塊（digital signal processor，DSP）的基本時(shí)鐘是5.7288×107Hz，希望將這個(gè)時(shí)鐘與外部提供的1.968×107Hz的時(shí)鐘關(guān)聯(lián)起來(lái)；因此，DSP基本時(shí)鐘是參考時(shí)鐘，1.968×107Hz是采樣時(shí)鐘。第一步先將這2個(gè)時(shí)鐘頻率比表示為連續(xù)分?jǐn)?shù)展開序列。計(jì)算過程如圖3所示，只要比率不為0，則一直對(duì)其小數(shù)部分的倒數(shù)進(jìn)行取整：記為a,=0,1,2…,；為自然數(shù)。可得每一次的結(jié)果依次為0=2、1=1、2=10、3=4、4=3、5=2、6=2、7=0。

圖3 連續(xù)分?jǐn)?shù)展開序列算法流程

在這個(gè)例子中，這個(gè)級(jí)數(shù)在7項(xiàng)之后結(jié)束，因?yàn)檫@2個(gè)時(shí)鐘恰好可以表示為一個(gè)精確的有理分?jǐn)?shù)，確切的比例等于820/2387。通過圖4可計(jì)算出EARC所需要的參數(shù)值及產(chǎn)生的誤差。圖中error表示誤差。設(shè)其頻率比的分子為，分母為，2個(gè)時(shí)鐘的比率為，與其精確比率差值為，每一次減計(jì)數(shù)器到0時(shí)參考時(shí)鐘經(jīng)過的總時(shí)間長(zhǎng)度為Period，此時(shí)參考時(shí)鐘和采樣時(shí)鐘總時(shí)間長(zhǎng)度差為Slip，PPM表示百萬(wàn)分率（part per million）。因?yàn)闇p計(jì)數(shù)器為16位的寄存器，所以的最大值為65535，即216-1。因此當(dāng)?shù)闹荡笥谄渥畲笾禃r(shí)，程序結(jié)束。將上面的計(jì)算結(jié)果a序列輸入圖4流程中，可以計(jì)算出邊緣檢測(cè)時(shí)所需的參數(shù)（如表1所示）。

圖4 EARC所需參數(shù)算法流程

表1顯示了隨著連續(xù)分?jǐn)?shù)展開序列項(xiàng)數(shù)的增加，有理分式的序列可以被構(gòu)造出來(lái)。表中列出了級(jí)數(shù)中每個(gè)分?jǐn)?shù)的分子和分母，以及結(jié)果比和這個(gè)比相對(duì)于精確值的誤差。

表1 EARC工作時(shí)所需參數(shù)

根據(jù)硬件電路的工作原理，每次在減計(jì)數(shù)器的值達(dá)到零時(shí)參考時(shí)鐘上升沿對(duì)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣，同時(shí)根據(jù)本次采樣結(jié)果和上次采樣結(jié)果更換減計(jì)數(shù)器參數(shù)值，更換為0或1。加載后，減計(jì)數(shù)器使用參考時(shí)鐘計(jì)數(shù)到零，然后使用參考時(shí)鐘的采樣邊緣對(duì)采樣時(shí)鐘值進(jìn)行采樣。因?yàn)橛?jì)數(shù)器可能需要一個(gè)參考時(shí)鐘周期來(lái)重新加載，所以有效的計(jì)數(shù)停止時(shí)間可能比加載值多一個(gè)周期；在設(shè)置2個(gè)計(jì)數(shù)器值時(shí)必須加以考慮。當(dāng)觀察到采樣時(shí)鐘的符號(hào)在一個(gè)采樣時(shí)間和下一個(gè)采樣時(shí)間之間以期望的方向改變（目標(biāo)邊沿可以為上升沿或下降沿）時(shí)，用于加載減計(jì)數(shù)器的寄存器在0和1之間進(jìn)行切換。加載到0和1中的值取自表1中連續(xù)2行的分母值。表2所示數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步理解這種選擇的原因。

表2 減計(jì)數(shù)器數(shù)值的產(chǎn)生及其誤差值

假設(shè)從連分式展開式中選擇第5序列所在行的值，即用分母值424加載計(jì)數(shù)器，那么在參考時(shí)鐘每運(yùn)行425個(gè)周期后，采樣時(shí)鐘的值將被采樣。現(xiàn)在，425個(gè)周期的參考時(shí)鐘（5.7288×107Hz）為7.418657×10-6s，等于表2的采樣周期。此外，從表中的分子列可以看出，在此期間采樣時(shí)鐘將經(jīng)歷大約146個(gè)周期，其（1.968×107Hz）總時(shí)間長(zhǎng)度為7.4187×10-6s，比采樣周期長(zhǎng)4.3×10-11s。這個(gè)滑動(dòng)值的結(jié)果是，在每個(gè)采樣周期內(nèi)，參考時(shí)鐘的采樣邊沿被采樣時(shí)鐘的期望邊沿追趕4.3×10-11s?；蛘呖梢哉f(shuō)，在每個(gè)采樣周期內(nèi)，參考時(shí)鐘的采樣邊沿向采樣時(shí)鐘的目標(biāo)邊沿滑動(dòng)4.3×10-11s。因此，可以稱之為負(fù)滑動(dòng)或延遲回轉(zhuǎn)?？紤]到采樣時(shí)鐘的一個(gè)周期約為5.0813×10-8s，它最多需要1182個(gè)采樣周期來(lái)找到所需的邊沿。由于每個(gè)倒數(shù)周期是7.418657×10-6s，則需要8.8×10-3s來(lái)完成。如果0為表中第5序列行的分母值424，當(dāng)找到所需的邊沿時(shí)，EARC將自動(dòng)切換到1的值。1的值通常會(huì)選為第6序列行的值。考慮到裝載所消耗的周期，可以使用980實(shí)現(xiàn)981個(gè)周期的倒計(jì)時(shí)。還要注意，表格的交替行有交替的滑移符號(hào)。這是連分式工作原理的一個(gè)屬性，表中相鄰行的分母值有相反的滑動(dòng)符號(hào)，這是0和1取值的必要屬性，通過這種選擇，在采樣周期為1.7124005×10-5s時(shí)每周期有2.1×10-11s的超前回轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，采樣點(diǎn)在采樣時(shí)鐘周期中超前了，因此反轉(zhuǎn)是一種超前而不是延遲。由于從距離目標(biāo)邊緣不超過4.3×10-11s的偏移量開始向這個(gè)相反的方向滑動(dòng)，需要不超過3個(gè)周期再次穿過期望的邊沿。在這種邊沿檢測(cè)中，正是在第二次邊沿對(duì)齊的這一刻，分別對(duì)參考時(shí)鐘和采樣時(shí)鐘周期進(jìn)行計(jì)數(shù)的2個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行鎖存。

3 結(jié)果分析

在本例中，2.1×10-11s的校準(zhǔn)誤差允許相對(duì)于參考時(shí)鐘的－0.36個(gè)百萬(wàn)分率的精度。基于連續(xù)的幾組讀數(shù)，同時(shí)使用到了粗回轉(zhuǎn)值和細(xì)回轉(zhuǎn)值，意味著已經(jīng)檢測(cè)到目標(biāo)邊沿。這個(gè)精度計(jì)算如下：使用細(xì)回轉(zhuǎn)值時(shí)，即采樣計(jì)數(shù)器加載值為1=981，時(shí)鐘邊沿對(duì)齊的最大誤差幅度是2.1×10-11s，即采樣時(shí)鐘的下降沿與參考時(shí)鐘的采樣沿距離；使用粗回轉(zhuǎn)值時(shí)，即采樣計(jì)數(shù)器加載值為0=425，時(shí)鐘邊沿對(duì)齊的最大誤差幅度是4.3×10-11s。一個(gè)完整的測(cè)量周期包括一個(gè)較粗滑動(dòng)值即0=425的周期；對(duì)于4.3×10-11s為7.418657×10-6s，加上足夠的較細(xì)滑動(dòng)值的周期，以確保所需的邊沿穿過樣本點(diǎn)。使用0時(shí)穿過邊沿后距離采樣沿最大距離為4.3×10-11s，此時(shí)加載1。因?yàn)樯弦淮问浅?，此刻開始是滯后，因此加載1次數(shù)為（4.3×10-11/2.1×10-11）的值向上取整，即再最多需要3個(gè)精細(xì)周期就可在一點(diǎn)點(diǎn)滯后過程中再次檢測(cè)到采樣信號(hào)的下降邊沿，精細(xì)周期長(zhǎng)為1.7124005×10-5s。因此所需要的總時(shí)間為

將最大誤差除以測(cè)量周期的結(jié)果為其百萬(wàn)分率，即

也就是說(shuō)這個(gè)例子中，最快的情況是使用了一次粗回轉(zhuǎn)值就第一次檢測(cè)到了目標(biāo)邊沿，且采樣點(diǎn)距離目標(biāo)邊沿最長(zhǎng)為4.3×10-11s；此時(shí)更換細(xì)回轉(zhuǎn)值，每一次有2.1×10-11s的超前值，即此時(shí)需要使用3次細(xì)回轉(zhuǎn)值。因此最快求出這2個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的比率的時(shí)間為5.8790672×10-5s。這種方法也可用于對(duì)模糊頻率的信號(hào)（如接收到的有多普勒頻移的C/A碼）的頻率檢測(cè)，檢測(cè)方法為使用標(biāo)準(zhǔn)C/A碼頻率和參考時(shí)鐘頻率計(jì)算出參數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，可測(cè)量出精準(zhǔn)頻率比，即可求出帶有多普勒頻移的C/A碼的頻率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)GPS接收機(jī)的基帶處理SoC各個(gè)時(shí)鐘之間的同步問題，以及在GPS碼捕獲時(shí)對(duì)于所接收到的C/A碼頻率的檢測(cè)問題，設(shè)計(jì)了一種基于比率計(jì)數(shù)器，使得2個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的邊沿對(duì)齊并求出2個(gè)時(shí)鐘的比率，以及檢測(cè)出接收到的C/A碼的頻率的算法。常用的頻率檢測(cè)方法無(wú)論是周期測(cè)量法還是頻率測(cè)量法都會(huì)在測(cè)量過程中引入較大的誤差；本設(shè)計(jì)在常用的頻率檢測(cè)方法中加入了一個(gè)邊沿對(duì)齊比率計(jì)數(shù)器模塊，即一個(gè)減計(jì)數(shù)器，在每一次減計(jì)數(shù)器減到零時(shí)參考時(shí)鐘對(duì)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣，并且采樣點(diǎn)會(huì)根據(jù)減計(jì)數(shù)器的參數(shù)值的不同而發(fā)生超前或者滯后的移動(dòng)，使得采樣點(diǎn)可以取在2個(gè)信號(hào)邊沿對(duì)齊時(shí)，以此來(lái)提高檢測(cè)的精確度。此設(shè)計(jì)消耗了更長(zhǎng)的時(shí)間，但達(dá)到了更高的精確度。

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A frequency detection algorithm for GPS receivers

LIU Liangliang, HUANG Haisheng, LI Xin, ZHANG Chi

（School of Electronic Engineering, Xi’an University of Post and Telecommunication, Xi’an 710121, China）

In order to further guarantee the tracking loop of the global positioning system (GPS) hardware receiver to track GPS satellite signals successfully, the paper designed an algorithm for clock frequency detection: for the clock management unit required by the signal baseband processing on-chip system (SoC) in the L1 band (center frequency of 1.57542 × 109 Hz) of GPS hardware receiver, the edges of one clock signal to another clock signal were correlated to accurately calculate the relative rate of the two clocks and their phase relationship, so that each clock signal into SoC had a clear phase relationship and frequency ratio to provide an accurate synchronization clock source for the whole system; moreover, by the module, the received frequency of coarse/acquisition (C/A) code with Doppler shift was detected by the GPS core clock, and the signals were sent to the interrupt control module based on the interrupts provided by these clock sources for the coordinated management of their timing.

global positioning system (GPS); clock ratio; coarse/acquisition (C/A) code frequency; frequency detection; edge alignment ratio counter

劉亮亮, 黃海生, 李鑫, 等. 一種GPS接收機(jī)頻率檢測(cè)算法[J]. 導(dǎo)航定位學(xué)報(bào), 2023, 11(3): 165-170.（LIU Liangliang, HUANG Haisheng, LI Xin, et al. A frequency detection algorithm for GPS receivers[J]. Journal of Navigation and Positioning, 2023, 11(3): 165-170.）

10.16547/j.cnki.10-1096.20230322.

P228

A

2095-4999(2023)03-0165-06

2022-11-08

陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022GY-011）。

劉亮亮（1996—），男，陜西咸陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)字集成電路設(shè)計(jì)。

黃海生（1964—），男，陜西榆林人，碩士，教授，研究方向?yàn)閷Ｓ眉呻娐吩O(shè)計(jì)與系統(tǒng)研究。