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近年来,随着卫星导航系统的快速发展,导航接收机的应用越来越广泛；作为导航接收机的核心技术,捕获跟踪算法已成为研究的热点。本文针对GPS卫星导航信号,提出了一种快速高灵敏度捕获跟踪算法,稍作修改便可应用于我国自主开发的BDS-Ⅱ;并基于该算法设计了一款低成本、低功耗的民用卫星授时芯片,授时精度优于20ms。本文首先分析了GPS信号的结构特性及捕获跟踪原理,并对传统捕获跟踪算法的性能进行比较。然后提出了一种快速高灵敏度捕获跟踪算法,算法设计中引入SRAM处理缓存数据,通过对所有GPS卫星进行lms捕获以得到可视卫星号、载波频率及C/A码相位,进而对单颗卫星进行8ms捕获跟踪以完成星历解调,获取时间参数。另外,本文自主设计了GPS开发平台,用于优化设计参数及验证设计方案的可行性。最后,采用SMIC0.18um CMOS工艺实现GPS卫星授时芯片的ASIC设计,设计流程主要包括基于DFTC的逻辑综合、静态时序分析(STA)、形式验证、自动测试向量生成(ATPG)、布局布线、寄生参数提取(RCX)及物理验证(DRC和LVS),最终得到芯片版图,准备流片。FPGA验证结果表明本文提出的快速高灵敏度捕获跟踪算法具有很强的实用性,强信号环境下,能够在2s内实现对GPS信号的捕获跟踪,并在20s内完成星历解调；在楼宇之间、城市街道等信号相对较弱的场所,同样能够实现GPS卫星导航信号的精确授时。ASIC设计结果表明本文设计的GPS卫星授时芯片面积小、功耗低、成本低,在民用市场具有广阔的应用前景。