CN101650416B - Gps接收方法和装置及时钟校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种GPS接收机，其包括将GPS射频信号转换成模拟GPS中频信号的射频转换器、将所述模拟GPS中频信号转换成数字GPS中频信号的模数转换器、将所述数字GPS中频信号转换成I分量和Q分量的信号处理器和为所述射频转换器、模数转换器和信号处理器提供本地时钟的频率生成器，所述信号处理器分别计算所述I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性，并利用检测到相关性大于预定阈值的时间间隔对本地时钟进行校验以得到时钟误差，并根据所述时钟误差反馈给所述频率生成器，所述频率生成器根据所述时钟误差对其生成的各本地时钟进行校准。这样，可以实现本地时钟与星载时钟的同步。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路设计领域，特别涉及全球定位系统(GPS)接收方法和装置及时钟校正方法。
背景技术
全球定位系统(Global Positing System，简称GPS)是由美国国防部在70年代研制的卫星无线电导航系统，它具有全球性、全天候、连续性和实施性的导航、定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。全球定位系统包括有GPS空间部分和GPS接收机部分。
所述GPS空间部分由24或更多颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成，卫星分布可保证全球任何地区、任何时刻都有不少于4颗卫星供观测。每颗GPS卫星都有星载铷原子钟或铯原子钟，它们可产生10.23MHz的基准频率f0。每颗GPS卫星都具有唯一C/A码，所述C/A码是在GPS卫星的基准频率f0(10.23MHz)驱动下产生的伪随机码(Pseudorandom Number Sequence，简称PNS或PN)，它的码长为N＝210-1＝1023bit、码元宽为t＝1/f0＝0.98μs、周期为T＝N*t＝1ms。所述GPS卫星首先将50bps的数据码(导航电文)重复20次形成1000bps的比特流，然后用所述C/A码对所述1000bps的比特流中的每一比特进行扩频以形成1.023Mcps的基带信号，最后将所述基带信号经过二元相移键控(BPSK)调制到L1波段的载波上以形成可以发射的GPS信号，所述L1波段的载波的频率为1575.42MHz。
为了实现GPS信号的解调，所述GPS接收机需要进行GPS信号的捕获和跟踪。所述捕获用来确定所述GPS接收机对哪颗GPS卫星是可视的，首先所述GPS接收机将所述GPS信号下变频至包括同相(I)分量和正交(Q)分量的GPS基带信号，之后利用I/Q相关器将所述I/Q基带信号与本地C/A码进行相关运算，在相关性大于预定阈值时则认为成功实现了捕获，否则继续进行捕获。所述捕获过程建立了对GPS信号的频率和信号相位的粗校准，而跟踪的目的就是对GPS信号的频率和相位的精细校准，以便GPS接收机能用精确的频率和相位来解调出导航电文。在捕获和跟踪过程建立之后，认为GPS接收机锁定了GPS卫星，GPS接收机可以将1.023Mcps的基带信号解扩为1000bps的比特流信号，之后可以通过比特同步还原出50bps的数据码。
GPS信号的捕获和跟踪性能直接决定了所述GPS接收机的性能，并且所述GPS信号的捕获和跟踪性能与GPS接收机的本地时钟的精度(或者说与GPS星载时钟的同步度)有直接关系。然而，目前应用于GPS接收机或其它便携式电子设备中的各种时钟振荡器的精度都与GPS卫星上的基准时钟相差甚远。这样，导致使用普通时钟振荡器的GPS接收机的GPS信号的捕获和跟踪性能较差。
因此，亟待提出一种校正GPS接收机的本地时钟的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的解决得技术问题之一在于提供一种GPS接收机，其可以利用GPS卫星上的星载时钟来校正其内的本地时钟。
本发明的解决得技术问题之二在于提供一种GPS接收机中本地时钟校正方法，其可以利用GPS卫星上的星载时钟来校正GPS接收机中本地时钟。
为解决上述技术问题，根据本发明的一方面，本发明提供了一种GPS接收机，其包括射频转换器、模数转换器、信号处理器和频率生成器，所述频率生成器为所述射频转换器、模数转换器和信号处理器提供本地时钟，所述射频转换器用于将GPS射频信号转换成模拟GPS中频信号，所述模数转换器将所述模拟GPS中频信号转换成数字GPS中频信号，所述信号处理器将所述数字GPS中频信号转换成包括I分量和Q分量的GPS基带信号，所述信号处理器分别计算所述I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性，并利用检测到相关性大于预定阈值的时间间隔对本地时钟进行校验以得到本地时钟的时钟误差，并根据所述时钟误差计算得到自动频率控制值，之后将所述自动频率控制值反馈给所述频率生成器，随后所述频率生成器根据所述自动频率控制值对其生成的各本地时钟进行校准。
进一步的，所述信号处理器包括相关器、峰值检测器、时钟误差生成器、自动频率控制增益生成器，所述相关器用于分别计算对I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性，所述峰值检测器用来检测所述相关性是否大于预定阈值，并在检测所述相关性大于预定阈值时通知所述时钟误差生成器，所述时钟误差生成器用于在所述相关性大于预定阈值时开始对本地时钟进行计数直到再次检测到所述相关性大于预定阈值从而得到计数值，之后所述时钟误差生成器将所述计数值与预先设定的标准值进行比较从而确定所述时钟误差，所述自动频率控制增益生成器根据所述时钟误差生成所述自动频率控制值。
更进一步的，所述信号处理器还包括Sin/Cos查找表、复数乘法器、低通滤波器、频率相位鉴别器、环路滤波器、数控振荡器，所述Sin/Cos查找表用来为所述复数乘法器提供Sin系数和Cos系数，所述复数乘法器用于利用所述Sin/Cos查找表提供的Sin系数和Cos系数将数字GPS中频信号下变频为包括I分量以及Q分量的GPS基带信号，所述低通滤波器用于分别滤除I分量和Q分量的高频分量，所述峰值检测器在检测所述相关性大于预定阈值时还通知频率相位鉴别器，所述频率相位鉴别器在所述相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量以产生GPS信号的频率偏移和相位偏移，所述环路滤波器用于对所述GPS信号的频率偏移和相位偏移进行低通滤波，所述数控振荡器用于根据所述相位偏移和频率偏移对其输出的数字时钟信号进行校正，所述数控振荡器为所述Sin/Cos查找表提供校正的数字时钟信号以使所述Sin/Cos查找表为所述复数乘法器提供更新的Sin系数和Cos系数。
再进一步的，所述信号处理器还包括输出生成器，所述峰值检测器在检测所述相关性大于预定阈值时还通知所述输出生成器，在所述频率偏移、所述相位偏移和所述时钟误差均锁定于预定范围后，所述输出生成器在所述相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量以生成数据码。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种时钟校正方法，其包括：基于本地时钟将GPS射频信号转换成模拟GPS中频信号；基于本地时钟将模拟GPS中频信号转换成数字GPS中频信号；将数字GPS中频信号转换成包括有I分量和Q分量的GPS基带信号；计算所述I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性；利用检测到相关性大于预定阈值的时间间隔对本地时钟进行校验以得到本地时钟的时钟误差；和根据所述时钟误差校准所述本地时钟。
进一步的，所述利用检测到相关性大于预定阈值的时间间隔对本地时钟进行校验以得到本地时钟的时钟误差包括：在一次所述相关性大于预定阈值时开始对本地时钟进行计数；在下次所述相关性大于预定阈值时停止对本地时钟进行计数并得到计数值；将所述计数值与预先设定的标准值进行比较以确定所述时钟误差。
进一步的，所述根据所述时钟误差校准所述本地时钟包括：根据所述时钟误差确定自动增益控制值；根据所述自动增益控制值校正本地时钟。
根据本发明的再一方面，本发明提供了一种GPS接收方法，其包括：步骤100，基于本地时钟将GPS射频信号转换成模拟GPS中频信号；步骤102，基于本地时钟将模拟GPS中频信号转换成数字GPS中频信号；步骤104，根据Sin系数和Cos系数将数字GPS中频信号转换成包括有I分量和Q分量的GPS基带信号；步骤106，计算所述I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性；步骤108，判断所述相关性是否大于预定阈值，如果否，则返回步骤100，如果是，则步骤110和步骤120；步骤110，在相关性大于预定阈值时采样所述I、Q分量得到GPS信号的频率偏移和相位偏移；判断频率偏移和相位偏移是否锁定于预定范围内，如果是，则进入步骤130；否则根据所述频率偏移和相位偏移更新cos系数和sin系数，并返回步骤100；步骤120，在连续两次相关性大于预定阈值期间计数本地时钟得到计数值；根据标准值与计数值得到时钟误差；判断时钟误差是否锁定于预定范围内，如果是，则进入步骤130；否则根据时钟误差校准本地时钟，并返回步骤100；步骤130，判断所述时钟误差、频率偏移和相位偏移是否均已经锁定，如果否，则返回步骤100；如果是，则在相关性大于预定阈值时采样所述I、Q分量得到数据码。
进一步的，所述在连续两次相关性大于预定阈值期间计数本地时钟得到计数值包括：在一次所述相关性大于预定阈值时开始对本地时钟进行计数；和在下次所述相关性大于预定阈值时停止对本地时钟进行计数并得到计数值。
进一步的，所述根据所述时钟误差校准所述本地时钟包括：根据所述时钟误差确定自动增益控制值；根据所述自动增益控制值校正本地时钟。
这样与现有技术相比，在本发明提出的技术方案中，通过对比本地时钟与星载时钟来获得时钟误差，随后利用所述时钟误差来校准本地时钟，这样可以使所述时钟误差快速的锁定于预定范围。
附图说明
图1是本发明中的全球定位系统接收机的一个实施例中的功能方框图；
图2是本发明中的全球定位系统接收机的信号处理器的一个实施例的功能方框图；
图3是本发明中的GPS信号接收方法的一个实施例中的流程示意图；
图4是本发明的一个实施例中的中频信号调整示意图；
图5是本发明的一个实施例中的频率偏移调整示意图；和
图6是本发明的一个实施例中的相位偏移调整示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
本发明的GPS(Global Positing System，简称GPS)接收机通过检测GPS卫星信号与本地伪随机码得相关性来获取基于GPS卫星的基准时钟确定的预定时间间隔，并利用所述预定时间间隔来对其上运行的本地时钟进行校准，之后可利用校准后的本地时钟对GPS卫星信号进行跟踪，这样可以大大加速本发明的GPS接收机的GPS卫星信号的锁定过程。
图1示出了本发明提供的GPS接收机(或称之为GPS接收装置)100的一个实施例。所述GPS接收机100包括天线108、射频转换器110、模数转换器(A/D Converter)120、信号处理器130及频率生成器140。
所述频率生成器140可以基于本地参考时钟生成各种频率的本地时钟，并将所述本地时钟提供给射频转换器110、模数转换器120和信号处理器130。在一个具体的实施例中，所述本地时钟可以包括有提供给射频转换器110的第一本地时钟以及提供给模数转换器120和信号处理器130的第二本地时钟。所述天线108用来接收可见GPS卫星发射的GPS信号并将接收到的所述GPS信号传送给射频转换器110。所述GPS信号通常为1575.42MHz的射频信号(Radio Frequency Signal)。
所述射频转换器110可以用来将所述天线108传送过来的GPS射频信号下变频至GPS中频信号(Intermediate Frequency Signal)并将所述GPS中频信号传送给模数转换器120。在一个具体的实施例中，所述射频转换器110可以包括前置放大器、混频器和低通滤波器(未图示)。所述前置放大器可以对来自所述天线108的GPS射频信号进行低噪声增益放大，所述混频器用于将频率生成器140提供的第一本地时钟与来自所述前置放大器的GPS射频信号进行混频得到包括所述GPS中频信号的混频信号，所述低通滤波器对所述混频信号进行低通滤波以滤除所述混频信号中的高频分量从而得到所述GPS中频信号，所述中频信号的频率可以为4.092MHz。在所述中频信号为4.092MHz、所述射频信号为1575.42MHz时，所述第一本地时钟的频率可以为1571.328MHz。
所述模数转换器120用于将模拟GPS中频信号转换为数字GPS中频信号并将数字GPS中频信号传送给信号处理器130。在一个具体实例中，可以使用2-bit的模数转换器120对模拟GPS中频信号进行4倍过采样，在GPS中频信号的频率为4.092MHz时，所述模数转换器120的采样频率可以为16.368MHz，所述2-bit是指对于模数转换器120的每个采样值使用2位二进制数来表示，其中所述采样频率就是所述频率生成器140提供的第二本地时钟的频率。
所述信号处理器130首先将所述数字GPS中频信号下变频为包括同相分量(in-phase component，简称I分量)和正交分量(Quadrature component，简称Q分量)的GPS基带信号(Baseband Signal)，之后计算所述I/Q基带信号与本地C/A码的相关性，在所述相关性大于预定阈值时，认为成功实现了GPS信号的捕获或搜索，之后持续跟踪所述GPS信号以不断调整GPS信号的频率和相位；否则继续进行GPS信号的捕获或搜索。
由上文可知，由于C/A码的周期为1ms，因此在进入跟踪过程后，会每1ms就检测到一次相关性大于预定阈值的情况，连续两次检测到相关性大于预定阈值的时间间隔1ms可以被称为一个比特周期，而每次检测到相关性大于预定阈值的时间点可以被称为epoch。由于这个比特周期1ms是GPS卫星上的星载时钟来确定的，因此本发明中的信号处理器130可以利用这个比特周期1ms对本地时钟进行校验以得到本地时钟与所述比特周期的时钟误差，并根据所述时钟误差计算得到自动频率控制值，之后将所述自动频率控制值反馈给所述频率生成器140。随后，所述频率生成器140可以根据所述自动频率控制值对其生成的各个本地时钟进行校准并继续提供校准后的本地时钟。如此不断的根据所述时钟误差来校准本地时钟，直到所述时钟误差变为0或锁定于一较小的预定范围。由此可见，本发明在GPS接收机中引入了一个时钟反馈回路来校准本地时钟，从而可以使所述本地时钟可以迅速与GPS卫星时钟实现同步，进而加速了GPS信号的跟踪过程。
图2是本发明中GPS信号处理器200的一个实施例的功能方框图，所述信号处理器200可以用作图1所示的信号处理器130中。所述信号处理器200包括Sin/Cos查找表295、复数乘法器210、低通滤波器220、相关器230、峰值检测器240、本地C/A码存储器270、频率相位鉴别器280、环路滤波器285、数控振荡器290、时钟误差生成器250、自动频率控制增益生成器260及输出生成器235。
所述Sin/Cos查找表295用来为所述复数乘法器210提供Sin系数和Cos系数。所述复数乘法器210用于利用所述Sin/Cos查找表提供的Sin系数和Cos系数将数字GPS中频信号下变频为包括I分量以及Q分量的GPS基带信号，所述复数乘法器210也可以被称为中频转换器。所述低通滤波器220用于分别滤除I分量和Q分量的高频分量。所述本地C/A码存储器器270用于存储各个GPS卫星的指定C/A码并提供给所述相关器230，在其它实施例中，也可以利用移位寄存器在本地生成需要的本地C/A码。所述相关器230用于分别对I分量和Q分量与本地C/A码的相关性进行统计。所述峰值检测器240用来检测所述相关性是否大于预定阈值，并在检测所述相关性大于预定阈值时，通知所述时钟误差生成器250、频率相位鉴别器280和输出生成器235。
所述频率相位鉴别器280在所述相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量以产生GPS信号的频率偏移(Frequency Offset)和相位偏移(Phaseoffset)。所述环路滤波器285用于对所述GPS信号的频率偏移和相位偏移进行低通滤波，所述环路滤波器285可以是一阶低通滤波器。所述数控振荡器290用于根据所述相位偏移和频率偏移对其输出的数字时钟信号进行校正。所述数控振荡器290为所述Sin/Cos查找表295提供校正的数字时钟信号以使所述Sin/Cos查找表295可以为所述复数乘法器210提供更新的Sin系数和Cos系数。这样，所述频率相位鉴别器280、环路滤波器285和数控振荡器290形成了一个频率相位负反馈支路，在运行时会不断的根据频率偏移和相位偏移更新Sin/Cos查找表295输出的sin系数和cos系数，直到所述频率偏移和相位偏移变为零或锁定于一个较小的预定范围。
所述时钟误差生成器250在所述相关性大于预定阈值时开始对第二本地时钟进行计数直到再次检测到所述相关性大于预定阈值从而得到计数值，也就是说，从一个epoch开始对第二本地时钟进行计数，在连续的另一个epoch时停止对所述第二本地时钟进行计数并得到计数值。换句话说就是，所述时钟误差生成器250在根据GPS卫星的星载时钟确定的一个比特周期内对所述第二本地时钟进行计数并得到计数值。当然，接下来每个比特周期都还会继续对第二时钟进行计数并得到计数值。之后所述时钟误差生成器260将所述计数值与标准值进行比较确定时钟误差，并将所述时钟误差提供给所述自动频率控制增益生成器260。举例来说，假设所述第二本地时钟的频率为16.368MHz，那么一个比特周期1ms的计数标准值应该是16368，如果得到的计数值为16367，则说明所述第二本地时钟比星载时钟慢了1Hz，所述时钟误差可以记为-1，如果得到的计数值16370，则说明所述第二本地时钟比星载时钟快了2Hz，所述时钟误差可以记为为2。在另外一个实施例中，所述时钟误差生成器250还可以在根据GPS卫星的星载时钟确定的二个或更多个比特周期内对所述第二本地时钟进行计数并得到计数值，此时标准值也会随之改动。
所述自动频率控制增益生成器260根据所述时钟误差生成自动频率控制值，并将所述自动频率控制值反馈给所述频率生成器140。所述频率生成器140利用所述自动频率控制字来校正其提供给射频转换器110、模数转换器120和信号处理器130的本地时钟。这样，峰值检测器240、时钟误差生成器250及自动频率控制增益生成器260组成一个时钟负反馈支路，在运行时会不断的根据所述时钟误差来校准本地时钟，直到所述时钟误差变为0或锁定于一较小的预定范围。也就是说，通过该负反馈支路的不断地调整控制可以确保所述频率生成器140提供给射频转换器110、模数转换器120和信号处理器130的本地时钟信号与星载时钟信号保持同步。
在本发明中的信号处理器的一个特点或优点在于：通过对比本地时钟与比特周期来获得时钟误差，随后利用所述时钟误差来校准本地时钟，这样可以使所述时钟误差快速的锁定于预定范围，进而可以加快所述频率偏移和所述相位偏移的锁定过程，从而提高了GPS接收机的性能。
在所述频率偏移、所述相位偏移和所述时钟误差均锁定后，所述输出生成器235在所述相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量以生成所述数据码。在一个具体的实施例中，每经过20个比特周期的采样就可以得到1bit的数据码，那么经过1000个比特周期的采样就可以还原出50bit的数据码，这样所述数据码的码率就为50pbs。
图3是本发明中GPS信号接收方法300的一个实施例中的流程示意图，所述方法300可以在一定程度上反映图2中信号处理器200的工作过程。请结合参考图2和3，所述方法300包括如下步骤。
步骤301，利用Sin系数和Cos系数将数字GPS中频信号下变频为包括I分量以及Q分量的GPS基带信号。
在步骤301之前还包括有一些步骤，比如将GPS射频信号下变频至模拟GPS中频信号、将模拟GPS中频信号模数转换成数字GPS中频信号，在图中未示出。在此处用步骤301代表了从GPS射频信号到包括I分量以及Q分量的GPS基带信号的整个过程。
步骤303，分别计算I分量与本地C/A码的相关性及Q分量与本地C/A码的相关性。所述相关性的计算方法是所述技术领域内的普通技术人员所熟知的内容，此处不再赘述。
步骤304，检测所述相关性是否大于预定阈值，如果是，则说明I分量、Q分量与本地C/A码相关，进入步骤305和311，否则说明I分量、Q分量与本地C/A码无关，返回步骤301继续得到新的I分量和Q分量。
步骤305，在相关性大于预定阈值时采样所述I、Q分量得到GPS信号的频率偏移Fo和相位偏移Po。
步骤307，判断频率偏移Fo和相位偏移Po是否锁定于预定范围内，如果是，则进入步骤317，否则进入步骤309。理论上，所述频率偏移Fo和相位偏移Po可以锁定于0，但实际应用中，所述所述频率偏移Fo和相位偏移Po一般只能锁定于0附近的预定范围内。
步骤309，根据所述频率偏移Fo和相位偏移Po更新cos系数和sin系数，之后返回步骤301继续得到新的I分量和Q分量。
步骤311，在连续两次相关性大于预定阈值期间计数本地时钟得到计数值，根据标准值与计数值得到时钟误差Te，即利用所述比特周期(1ms)对本地时钟进行校验以得到两者之间的时钟误差。
在一个具体实施例中，可以在步骤304一次检测到相关性大于预定阈值时(第一个epoch)，通知一计数器开始对本地时钟进行计数，在下一次检测到相关性大于预定阈值时(第二个epoch)，通知所述计数器停止对本地时钟进行计数以得到所述计数值。此外，所述第二个epoch时，在所述通知所述计数器停止对本地时钟进行计数以得到所述计数值的同时，还可以通知所述计数器重新开始对本地时钟进行计数，并在第三个epoch时，得到下一个计数值并继续对本地时钟进行重新计数，这样一直持续下去。一旦发现所述计数值大于所述标准值超过预定值时，比如10％，则认为此次计数无效，在下一个epoch时开始重新计数。
步骤313，判断时钟误差Te是否锁定于预定范围内，如果是，则进入步骤317，否则进入步骤315。理论上，所述时钟误差Te可以锁定于0，但实际应用中，所述时钟误差Te一般只能锁定于0附近的预定范围内。
步骤315，根据时钟误差Te校准本地时钟，之后返回步骤301继续得到新的I分量和Q分量。所述根据时钟误差Te校准本地时钟包括：根据所述时钟误差Te确定自动增益控制值；根据所述自动增益控制值校正本地时钟。
步骤317，判断时钟误差Te、频率偏移Fo和相位偏移Po是否均已经锁定，如果否，则返回步骤301继续得到新的I分量和Q分量，如果是，则在相关性大于预定阈值时采样所述I、Q分量得到数据码。
可以看出，步骤301、303、304、305、307、309形成一个闭环负反馈回路，经过该闭环负反馈回路的重复调整可以使频率偏移和相位偏移逐渐收敛于或锁定于预定范围内。步骤301、303、311、313、315也形成了一个闭环负反馈回路，经过该闭环负反馈回路的重复调整可以使时钟误差逐渐收敛于或锁定于预定范围内，该时钟闭环负反馈回路的引入不但可以加快所述频率偏移和相位偏移收敛于或锁定于预定范围的速度，还可以使所述频率偏移和相位偏移能够收敛于更小的预定范围内，比如接近于0的一个更小范围内，从而增加了位置定位的精度。
所述方法300中的步骤301、303、311、313、315形成的一个时钟闭环负反馈回路也可以单独的被称为本地时钟校正方法。
图4是本发明的一个实施例中的中频信号调整示意图，图5是本发明的一个实施例中的频率偏移调整示意图，图6是本发明的一个实施例中的相位偏移调整示意图，其中横坐标都是epoch序号。可以看出，所述中频信号需要经过大约30多个epoch就可以进入锁定状态，所述频率偏移需要经过40多个epoch就可以进入锁定状态，所述相位偏移需要经过大约15个左右的epoch就可以进入锁定状态，其中所述中频信号的锁定过程在很大程度上反映了所述时钟误差Te的锁定过程。由此可以见，最多只需要40多个epoch系统就能完全进入锁定状态，而每两个epoch的时间间隔只有1ms，也就是说只需要0.04s的时间就可以进入锁定状态。此外从图中还可以看出，进入锁定状态后，所述中频信号的频率与指定频率相差无几，所述频率偏移和所述相位偏移都几乎锁定于0，这样可以保证可以更精确地确定位置信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种GPS接收机，其包括射频转换器、模数转换器、信号处理器和频率生成器，所述频率生成器为所述射频转换器、模数转换器和信号处理器提供本地时钟，所述射频转换器用于将GPS射频信号转换成模拟GPS中频信号，所述模数转换器将所述模拟GPS中频信号转换成数字GPS中频信号，所述信号处理器将所述数字GPS中频信号转换成包括I分量和Q分量的GPS基带信号，其特征在于，
所述信号处理器分别计算所述I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性，并利用检测到相关性大于预定阈值的时间间隔对本地时钟进行校验以得到时钟误差，并根据所述时钟误差计算得到自动频率控制值，之后将所述自动频率控制值反馈给所述频率生成器，随后所述频率生成器根据所述自动频率控制值对其生成的各本地时钟进行校准。
2.如权利要求1所述的GPS接收机，其特征在于，所述信号处理器包括相关器、峰值检测器、时钟误差生成器、自动频率控制增益生成器，所述相关器用于分别计算对I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性，所述峰值检测器用来检测所述相关性是否大于预定阈值，并在检测所述相关性大于预定阈值时通知所述时钟误差生成器，所述时钟误差生成器用于在所述相关性大于预定阈值时开始对本地时钟进行计数直到再次检测到所述相关性大于预定阈值从而得到计数值，之后所述时钟误差生成器将所述计数值与预先设定的标准值进行比较从而确定所述时钟误差，所述自动频率控制增益生成器根据所述时钟误差生成所述自动频率控制值。
3.如权利要求2所述的GPS接收机，其特征在于，所述信号处理器还包括Sin/Cos查找表、复数乘法器、低通滤波器、频率相位鉴别器、环路滤波器、数控振荡器，
所述Sin/Cos查找表用来为所述复数乘法器提供Sin系数和Cos系数，所述复数乘法器用于利用所述Sin/Cos查找表提供的Sin系数和Cos系数将数字GPS中频信号下变频为包括I分量以及Q分量的GPS基带信号，所述低通滤波器用于分别滤除I分量和Q分量的高频分量，所述峰值检测器在检测所述相关性大于预定阈值时还通知频率相位鉴别器，所述频率相位鉴别器在所述相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量以产生GPS信号的频率偏移和相位偏移，所述环路滤波器用于对所述GPS信号的频率偏移和相位偏移进行低通滤波，所述数控振荡器用于根据所述相位偏移和频率偏移对其输出的数字时钟信号进行校正，所述数控振荡器为所述Sin/Cos查找表提供校正的数字时钟信号以使所述Sin/Cos查找表为所述复数乘法器提供更新的Sin系数和Cos系数。
4.如权利要求3所述的GPS接收机，其特征在于，所述信号处理器还包括输出生成器，所述峰值检测器在检测所述相关性大于预定阈值时还通知所述输出生成器，在所述频率偏移、所述相位偏移和所述时钟误差均锁定于预定范围后，所述输出生成器在所述相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量以生成数据码。
5.一种时钟校正方法，其特征在于，其包括：
基于本地时钟将GPS射频信号转换成模拟GPS中频信号；
基于本地时钟将模拟GPS中频信号转换成数字GPS中频信号；
将数字GPS中频信号转换成包括有I分量和Q分量的GPS基带信号；
计算所述I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性；
利用检测到相关性大于预定阈值的时间间隔对本地时钟进行校验以得到本地时钟的时钟误差；和
根据所述时钟误差校准所述本地时钟。
6.如权利要求5所述的时钟校正方法，其特征在于，所述利用检测到相关性大于预定阈值的时间间隔对本地时钟进行校验以得到本地时钟的时钟误差包括：
在一次所述相关性大于预定阈值时开始对本地时钟进行计数；
在下次所述相关性大于预定阈值时停止对本地时钟进行计数并得到计数值；
将所述计数值与预先设定的标准值进行比较以确定所述时钟误差。
7.如权利要求5所述的时钟校正方法，其特征在于，所述根据所述时钟误差校准所述本地时钟包括：
根据所述时钟误差确定自动增益控制值；
根据所述自动增益控制值校正本地时钟。
8.一种GPS接收方法，其特征在于，其包括：
步骤100，基于本地时钟将GPS射频信号转换成模拟GPS中频信号；
步骤102，基于本地时钟将模拟GPS中频信号转换成数字GPS中频信号；
步骤104，根据Sin系数和Cos系数将数字GPS中频信号转换成包括有I分量和Q分量的GPS基带信号；
步骤106，计算所述I分量和Q分量与本地伪随机码的相关性；
步骤108，判断所述相关性是否大于预定阈值，如果否，则返回步骤100，如果是，则进入步骤110和步骤120；
步骤110，在相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量得到GPS信号的频率偏移和相位偏移；判断频率偏移和相位偏移是否锁定于预定范围内，如果是，则进入步骤130；否则根据所述频率偏移和相位偏移更新cos系数和sin系数，并返回步骤100；
步骤120，在连续两次相关性大于预定阈值期间计数本地时钟得到计数值；根据标准值与计数值得到时钟误差；判断时钟误差是否锁定于预定范围内，如果是，则进入步骤130；否则根据时钟误差校准本地时钟，并返回步骤100；
步骤130，判断所述时钟误差、频率偏移和相位偏移是否均已经锁定，如果否，则返回步骤100；如果是，则在相关性大于预定阈值时采样所述I分量和Q分量得到数据码。
9.如权利要求8所述的GPS接收方法，其特征在于，所述在连续两次相关性大于预定阈值期间计数本地时钟得到计数值包括：
在一次所述相关性大于预定阈值时开始对本地时钟进行计数；
在下次所述相关性大于预定阈值时停止对本地时钟进行计数并得到计数值。
10.如权利要求8所述的GPS接收方法，其特征在于，所述根据所述时钟误差校准所述本地时钟包括：
根据所述时钟误差确定自动增益控制值；
根据所述自动增益控制值校正本地时钟。
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