临近空间是人类奔赴太空的途经之地，是人类亟待开发的重要战略空间。测控系统是临近空间飞行器信息保障的核心，而实现高动态测控信号的快速捕获跟踪是测控系统有效可靠工作的关键。本文先对临近空间测控信道和信道模型进行了研究，然后针对临近空间飞行器的高动态特征，从测控信号捕获和跟踪两方面展开重点研究。本文首先分析了临近空间低仰角测控信道的传输特性，建立了低仰角测控信道建模，包括多径时延谱模型和多普勒功率谱模型，并对信道模型进行了仿真实现；然后详细介绍并仿真了传统的扩频信号捕获算法，在此基础上针对临近空间高动态这一特点，研究了一种适用于高动态的基于FFT码快速捕获算法，仿真结果验证了算法的可行性与优越性；最后研究了扩频信号的码跟踪和载波跟踪技术，其中码跟踪环路采用的是延迟锁定环（DLL），载波跟踪环路采用的是叉积自动频率跟踪环（CPAFC）和科斯塔斯环（Costas）相结合的载波跟踪算法，Matlab仿真结果表明该算法在高动态条件下依然可以跟踪到信号。