高效可靠的通信传输系统是保证临近空间高动态飞行器充分发挥高机动性、高实时性等优势的重要前提。为保证新一代高动态临近空间飞行器的工作效率和作战效能,接收机信号快速精确同步对临近空间高动态飞行器信号传输具有基础性作用。接收机信号的快速捕获是同步的核心环节,其性能直接影响着接收机的同步效率。本文面向临近空间飞行器超高速类匀速飞行和快速变轨飞行等应用场景,对直扩伪码信号的快速捕获算法展开研究,具体工作如下:针对临近空间飞行器类匀速飞行场景下现有算法捕获复杂度较高的问题,重点解决大多普勒效应下伪码相关峰值受限所导致的捕获维度增加的问题,提出一种基于快速傅里叶变换的双层时频分析捕获算法(Double-Layer Time-Frequency Analysis based Fast Fourier Transform,DL-FFT)。该算法在时域上利用伪码展叠策略进行并行搜索的同时通过快速傅里叶循环相关快速去除码片模糊度;在频域上则通过自适应相关峰均比动态调整多普勒精补偿的分辨率及步长以提升多普勒捕获精度。研究表明,DL-FFT算法与同类算法相比复杂度更低,捕获速度更快,适用于解决时频域搜索范围较大同时接收机多普勒变化率较低环境下的快速信号捕获过程。针对临近空间飞行器快速变轨飞行场景下现有算法捕获复杂度较高的问题,重点解决码片畸变和多普勒展宽等效应下伪码相关峰值展宽导致捕获复杂度增加的问题,提出一种基于粒子群匹配傅里叶变换的快速捕获算法(Particle Swarm Match Fourier Transform based Double Block Zero Padding,PM-DBZP)。该算法在复杂环境下利用快速匹配傅里叶变换以较低的复杂度实现了码片走动、码片弯曲和多普勒展宽的联合补偿,并结合粒子群算法优化了匹配补偿因子的搜索过程。在同时考虑码片走动、码片弯曲及多普勒拓展效应的复杂高动态环境下,PM-DBZP快速捕获算法具有较强的适应性及较低的复杂度,适用于解决捕获精度要求较高且飞行器快速变轨时信号的快速捕获过程。研究表明,本文提出的基于双层时频分析的快速捕获算法和基于粒子群匹配傅里叶变换的快速捕获算法均在性能损失可接受的范围内,大幅了降低捕获复杂度,提升了捕获速度,为临近空间高动态飞行器高效可靠的数据传输提供有力保障。