摘要：近年来,GPS全球定位系统的应用越来越广泛,从最初的军事、测绘、航空等专业领域,到现在人们日常生活的诸多方面,GPS都发挥着它不可替代的作用。针对不同应用环境的要求,各种GPS接收机在功能和性能上也各有所异,而作为接收机基带处理部分的核心,信号的捕获和跟踪一直是众多GPS接收机开发者的研究热点。本文在对传统捕获跟踪方法对比总结的基础上,提出一种新的高灵敏度、快速捕获跟踪算法,该算法利用多毫秒相关方法进行捕获,采用两端式分步跟踪策略进行跟踪,有效提高了捕获跟踪的速度和灵敏度,并基于此算法设计了一款ASIC芯片,即GPS Clock授时芯片,该芯片利用GPS进行定时,在实现定时的同时也验证了算法的正确性。论文先对GPS全球定位系统和GPS接收机进行了相关介绍,并且对比分析了几种常用的信号捕获方法和信号跟踪方案,在此基础上对传统方法进行改造和优化,利用单毫秒和多毫秒相关方法分别对信号进行捕获跟踪操作,比较它们在灵敏度和速度方面的差别；再以GPS Clock授时芯片为设计目标,用Verilog代码实现具体算法,综合考虑速度、灵敏度和资源利用率,采用多星并行捕获和两段式的多毫秒跟踪策略,并通过多毫秒跟踪模式下的猜最大值法实现导航电文解调。对导航电文进行校验、识别、参数提取,计算UTC时间并输出,验证捕获跟踪算法的正确性；最后将Verilog代码进行ASIC后端处理,设计完成GPS Clock授时芯片的物理版图,把算法研究付诸实际应用。测试结果表明本文提出的高灵敏度、快速捕获跟踪算法效果良好,且资源消耗较少,而新的导航电文解调方法也使得其误码率更低。最终,GPS Clock授时芯片实现秒级精度的定时,达到预期设计目标。