随着卫星技术的发展，全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）在航空航天等军事领域和交通导航等民用领域越来越多的关注。近年来，高轨卫星定位导航问题正逐渐成为国内外学者研究的热点问题。目前，高轨卫星的定位主要依赖于地面监控网络的不断观测，这种方式需要复杂的系统和高昂的维护费用，而GNSS能够为高轨卫星提供结构简单、成本低、导航精度高的导航服务，利用GNSS对高轨卫星进行导航定位已成为一个新的研究方向。本文的主要研究内容包括：1、以GPS信号为例，介绍了导航卫星信号的组成结构及导航电文，为接下来的可见性和可用性分析与信号捕获打下基础。2、选取AO‐40作为用户卫星，分析了AO‐40自主导航过程中的导航卫星的可见性问题和可用性的问题，在深入研究发射时间解算阈值和星历数据解算阈值两个概念的基础上，提出了一种可以提高可用性导航卫星数量和延长自主导航时间段的新方法。3、分别介绍了串行时域捕获算法、并行频率捕获算法和并行码相位捕获算法等基本的GPS信号捕获算法，分析了相干累加、非相干累加和差分相干累加的优点和缺点，比较了半比特算法、全比特算法两种基本弱信号捕获算法的特点、性能和应用环境，为下文对高轨道卫星定位技术的捕获方法的研究做好了充分的准备。4、研究了利用GPS导航系统对高轨卫星进行定位导航的过程中存在的弱信号和高动态的问题，在混合捕获算法的基础上提出了一种应用于高轨卫星定位系统的新捕获算法。该算法利用圆周相干算法估计导航数据的翻转情况，从而补偿数据翻转对捕获结果的影响，加长了可用于捕获的有效数据，提高了捕获的灵敏度和捕获结果的频率分辨率。