[发明专利]一种用于GPS接收机对本地晶体振荡器频率进行自校正的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及全球定位系统(GPS)，更明确的说，涉及用于GPS接收机系统中本地的晶体振荡器频率的自校正的方法。 

背景技术：

全球定位系统-GPS，是一种可以定时和测距的空间交会定点导航系统，它可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息，满足军事部门和民用部门的需要。 

GPS卫星的核心设备是高精度的铯/铷原子钟(稳定度为10^-13～10^-14)，发射标准的频率信号，为GPS定位提供高精度的时间标准。 

GPS接收机利用本地的射频前端系统，接收GPS卫星发射信号，并进行解调，包括对载波信号以及伪噪声随机码的解调，最终利用解调信息进行定位计算。其中对载波信号和伪随机码序列的解调是GPS接收机的核心和关键。由于GPS卫星信号为高精度的标准频率信号，因此为了快速准确的捕获和跟踪GPS卫星，在本地接收机的射频前端及基带处理所用的时钟的要求就相当高。使用偏差较大的晶体振荡器产生GPS接收机系统所用时钟，可能会加大GPS卫星的捕获时间甚至导致GPS卫星的捕获失败。但是选择一个满足GPS接收机系统需要的高精度的晶体振荡器从成本和实际操作上讲，都是不太现实的，首先高精度的晶体振荡器的成本要远高于普通精度的晶体振荡器。其次，由于晶体振荡器的个体差异性，即使采用了高精度的晶体振荡器，在不同的GPS接收机上的实际使用的效果也是不甚理想的。 

因此为GPS接收机提供高精度的同时又是低成本的晶体振荡器成为GPS接收机的一个研究方向。一种办法是将所使用的晶体振荡器的温度特性存储在存储器中，同时借助一个外部的温度传感器来匹配参考晶体振荡器。这种方法并不精确，同时还需要外部的存储器和温度传感器支持。另一种解决办法是使用地面的其它具有精确时钟振荡的通讯网络，利用其精确的载波频率，来对本地的GPS接收机的晶体振荡器的频率进行校正。这种办法需要增加硬件系统，同时计算也相当复杂。

发明内容：

本发明的目的在于提供了一种用于GPS接收机中的晶体振荡器频率自校正的方法。该方法的原理是利用GPS卫星信号的射频前端和基带处理系统的相互关系，测量和计算本地GPS接收机的晶体振荡器的精确频率，可以完成快速的准确的GPS卫星的捕获和接收以及接收机位置的精确计算。 

下面详细介绍本发明的具体技术方案： 

一种用于GPS接收机中的晶体振荡器频率自校正的方法，该方法包括： 

GPS接收机系统的设置步骤； 

GPS接收机对卫星跟踪和定位步骤； 

利用GPS接收机中的晶体振荡器对频偏进行自校正步骤； 

其特征在于， 

所述GPS接收机系统在设置时，对于接收和处理GPS卫星信号的射频前端部分和GPS信号基带处理部分统一使用一个标准的本地晶体振荡器产生的时钟； 

所述利用GPS接收机中的晶体振荡器对频偏进行自校正步骤还包括： 

(1)在GPS接收机完成定位后，利用获得的其中某颗GPS卫星的星历，以及获得的定位信息和时间信息，可以精确的计算出这颗GPS卫星真实和准确的多普勒频率偏移FD； 

(2)利用射频前端处理部分的下变频器分频比参数，推导出本地晶体振荡器与标准频率的偏差对GPS卫星信号经下变频后获得的数字中频与标准频率的偏差影响的关系式；假设本地晶体振荡器的偏差为CLKS，射频芯片分频比参数为MULP，则下变频后获得的数字中频与标准频率的偏差dFC为 

dFC＝CLKS×MULP 

(3)再利用GPS基带处理器内部的载波生产电路与控制器的配置关系。推导出本地晶体振荡器与标准频率的偏差对载波恢复时，实际产生的载波频率与目标配置的载波频率的关系式；设NCO为控制器对基带处理器中数字控制振荡器 配置的参数值，其中 FCLK₀为控制器系统缺省的时钟值，fc₀是冷启动捕获到的某卫星下变频后的数字中频的载波频率；N为数字控制振荡器内部累加器宽度，clk为本地晶体振荡器产生的系统时钟，在这里就等于标准的时钟标称值FCLK加上本地晶体振荡器偏差值CLKS，最终获得信号的载波频率fc为