近年来世界各国对临近空间产生了极大的兴趣，临近空间技术得到了迅猛发展。直接序列扩频(DSSS)技术以其良好的抗干扰、抗截获能力在临近空间高动态飞行载体的测控与信息传输系统中展现了巨大的应用前景。临近空间飞行载体所具有的高动态低信噪比的环境特性给高效可靠的扩频接收机设计带来了新的挑战。扩频接收机的关键在于实现对扩频信号的正确解扩，而解扩操作的前提首先要实现接收信号与本地信号载波频率的近似估计和伪码(PN)相位的粗同步，一旦接收信号完成信号捕获，可通过锁相等技术保持载波频率和伪码的精同步。本文主要研究高动态低信噪比条件下直接序列扩频信号的捕获技术。
　　为了便于分析，本文建立了扩频传输系统接收DSSS信号模型，通过引入多普勒扩张因子将载波多普勒和伪码多普勒联系起来。从非相干检测器结构出发，通过公式推导和仿真分析相结合，分析了剩余载波频偏、剩余伪码相偏和多普勒扩张因子对接收信号的影响，接着通过引入高动态数学模型，分析了速度、加速度和加加速度对检测器输出的影响，并建立了多普勒扩张因子和多普勒频偏及其导数的联系。研究结果表明高动态条件下载波多普勒和伪码多普勒对信号捕获带来的影响比较显著，主要体现在相关输出的功率损耗、相关函数主瓣展宽和峰值移位等。
　　DSSS信号模型多普勒扩张因子的存在表明载波多普勒和伪码多普勒的影响耦合在一起。现有研究工作表明在一定条件下可进行二者的解耦分析。基于这一思路，本文首先研究了大频偏低信噪比下直接序列扩频信号快速捕获算法，包括经典数字匹配滤波算法、基于频域划分的相关峰非相干累积捕获算法和基于快速傅里叶变换(FFT)的部分匹配滤波器(PMF)捕获算法，其中重点分析了PMF-FFT的算法结构、相关增益和性能参数。伪码多普勒随时间积累带来的伪码相偏会对相关输出带来功率损耗，从而削弱了捕获的性能。因此研究了伪码频偏的估计与补偿方法，包括基于不确定域划分的并行捕获方法、伪码频偏的直接估计方法。此外还研究了一种减少剩余伪码相偏效应的伪码捕获方法。
　　最后本文针对大频偏和低信噪比的应用场景，提出了一种基于频率不确定域划分和PMF-FFT算法的并行捕获方案并给出了一种捕获头序列的设计。通过MATLAB仿真对提出的方案进行了验证，仿真结果表明该捕获方案能满足系统提出的高动态指标，并在较低的信噪比条件下也能正常工作。