随着全球卫星导航系统的发展,高灵敏度GPS(Global Positioning System)技术受到普遍关注,GPS弱信号接收机成为了研究的热点。常规的导航接收机,在弱信号环境下无法工作。例如,移动终端设备的室内定位,地球同步卫星和高轨地球卫星定位,都需要接收机有能力在信号严重衰落的环境下工作。据此,本文研究了弱信号条件下,GPS接收机的关键技术:捕获技术,即高灵敏度导航接收机C/A码捕获技术。研究了适用于GPS软件接收机的捕获算法,而且通过稍加修改可以适用于其他GPS信号或其他卫星导航定位系统,如伽利略或北斗。本文首先介绍GPS信号的结构,分析了GPS信号传播损耗以及造成GPS弱信号的原因。然后给出相应的功率指标,描述了信号载波的多普勒频移。为阐述GPS捕获技术,建立了仿真信号模型。其次本文叙述了GPS信号捕获的基础理论,并在传统的时域串行捕获基础之上,研究了GPS信号频域捕获方法。将FFT技术应用到捕获技术,可以大大提高求解相关值运算的速度,缩短捕获时间,使得弱信号的处理成为可能。仿真分析了频域捕获步骤和性能。然后本文重点研究弱信号条件下的捕获技术。要提高灵敏度,减少噪声,增加处理增益,就要进行累积。推导了相干累积,非相干累积,差分累积的检测变量,比较他们各自的特点。对典型相干结合非相干累积的半比特和全比特法性能进行了分析,同时仿真比较了差分和非相干累积的性能。最后本文提出了一种可配置的弱信号捕获方案,以适合软件接收机的需要。方案中包括了提高硬件资源利用率的平均下采样技术;码多普勒频移的补偿技术,它大大减少了由于码多普勒带来的采样错误;改进了全比特算法,在不损失灵敏度的情况下,减少了运算量;改进了差分算法,在不增加FFT运算次数的条件下,提高了灵敏度;对估计数据最佳组合的圆周相关算法,提出了减少运算量的方法。