近年来,我国太空探测领域不断发展,探月活动日益频繁。随着月球轨道航天器逐渐增多,实时准确地获取其位置、速度、时间等信息至关重要。然而,紧紧依靠地面站资源已远远不能满足实际需要,如果能利用全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）接收机对接收的 GNSS 信号实时处理以实现自主导航,无疑将大大减轻地面站压力,降低运营成本。针对月球轨道卫星接收信号功率低,可见GNSS卫星数目少、几何分布差等问题,展开了对月球轨道GNSS接收机可行性、GNSS导航信号高灵敏度快速捕获算法,以及多星座GNSS卫星组合定位算法的研究。主要研究内容如下:1)针对月球轨道GNSS接收机可见卫星数目少、几何分布差等问题,展开了对月球轨道GNSS接收机可行性的研究。研究了 GNSS卫星轨道理论,分析了月球轨道GNSS接收机的可见性和覆盖性原理,介绍了利用卫星工具箱（Satellite Tool Kit,STK）搭建GNSS接收机星间通信链路模型所涉及的功能模块。通过搭建GNSS接收机星间通信链路模型,分析了各时刻月球轨道GNSS接收机接收的信号功率、在不同门限电平下接收机对GNSS卫星的可见性,以及各时刻接收机的覆盖情况和定位精度误差。2)针对月球轨道GNSS接收机接收信号功率低、捕获速度慢的问题,展开了对GNSS导航信号捕获算法的研究。研究了提高捕获灵敏度的常用方法——相干积分法和非相干积分法,分析了两种方法对信噪比增益的影响以及存在的问题。研究了两种经典的捕获算法,串行搜索捕获（Serial Search Acquisition,SSA）算法和并行码相位捕获（Parallel Code phase Acquisition,PCA）算法,以及运算效率更高的基于稀疏傅立叶变换的并行码相位捕获（Parallel Code phase Acquisition Based on Sparse Fourier Transform,SFT-PCA）算法,分别分析了三种算法的计算性能和捕获性能。针对PCA算法FFT操作点数多,SFT-PCA算法将信号和噪声在时域混叠导致滤波效果变差的问题,提出了一种可降噪的简化并行码相位捕获（Noise Reductionfor Simplified Parallel Code phase Acquisition,NR-SPCA）算法。仿真验证了 NR-SPCA算法的运算效率和捕获灵敏度均优于PCA算法。3)针对月球轨道GNSS接收机可见星少的问题,展开了对多星座GNSS卫星组合定位算法的研究。分别介绍了 GNSS卫星轨道理论和多星座时空系统坐标系统一方法。针对月球轨道卫星接收机可见星数少的问题,研究了 GNSS多星座组合的最小二乘定位方法,和GNSS多星座组合的卡尔曼滤波定位方法。经接收机模块实测和实验仿真,比较并分析了两种算法的定位性能,验证了接收机在可见卫星数少的条件下GNSS多星座组合定位的必要性。上述研究工作,一定程度上验证了在月球轨道上搭建星载GNSS接收机的可行性,为未来月球探测任务提供了一定的理论和技术支持。