基于位置服务(Location based Service, LBS)的应用与需求爆发性的增长，使得全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)定位技术成为智能设备的基本组成部分。这就对室内、城市峡谷等恶劣环境下，利用GNSS信号进行定位提出了更高的要求。接收机工作在弱信号环境时，到达接收机的GNSS信号非常微弱，因此如何在信号衰减严重的弱信号环境中提高接收机灵敏度、保证定位精度和可靠性成为了研究重点和热点。
　　信号捕获是高灵敏度GNSS接收机基带信号处理最为关键与核心的技术之一。为提高捕获灵敏度，GNSS接收机通常需要长的相干积分时间和多的非相干积分次数。这通常意味着捕获时间的增长以及复杂度的提高。而伴随着全球GNSS建设的热潮，新体制GNSS信号的投入使用，进一步为GNSS信号的捕获技术带来了新的挑战。因此本文重点对弱信号环境下GNSS的伪码和频率捕获算法进行了广泛而深入的研究，主要工作以及创新性成果如下。
　　(1)详细分析了微弱GNSS信号捕获中常用的FMDBZP(Fast Modified Double Block Zero Padding)算法的特点，针对FMDBZP算法运算量大结构复杂的缺点，提出了一种将FMDBZP算法与差分相关、离散余弦变换域(Discrete Cosine Transform, DCT)滤波相结合的弱信号捕获算法。该算法利用差分相关消除多普勒频偏，结合DCT变换的能量集中特性，简化了接收机的结构提升了捕获灵敏度。为了扩大频率搜索范围，提出了两种基于频域搜索的微弱GNSS信号捕获算法，两种改进算法利用频域的循环移位与时域的频率补偿等效特性扩大频域搜索范围。仿真分析表明两种算法可以有效提高了大频偏下GNSS信号检测的灵敏度。
　　(2)为了克服多普勒频移导致的检测灵敏度降低的问题，在分析频偏对FMDBZP算法影响的基础上提出了两种多普勒频偏估计算法，两种算法分别利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)的结果进行多普勒频偏的约束和估计，进而得到高精度的频偏估计结果，之后利用高精度频偏估计的结果进行GNSS信号的二次捕获。理论分析和仿真表明两种改进算法均可有效提升多普勒频移估计的精度，提升检测概率。
　　(3)针对新一代GNSS系统中广泛应用的BOC(Binary Offset Carrier)调制信号的捕获模糊性问题，在分析BOC信号相关函数的基础上，提出一种通用的BOC信号无模糊捕获算法。该算法将副载波波形按调制类型进行分解，再根据相关函数合成方法构建出单峰的合成相关函数。新的无模糊捕获算法能够完全消除副峰，实现无模糊捕获，并且可以应用于北斗三号B1C的QMBOC信号的捕获。
　　(4)分析了北斗三号信号采用长测距码以及二级载波调制特点之后，提出了一种针对北斗B3I信号的快速频域滤波捕获算法。该算法对各个码相位对应的部分匹配滤波(Partial matched filtering, PMF)-FFT输出结果进行频域符号相关处理以消除符号跳变的影响，从而实现有符号跳变情况下北斗信号的快速捕获。为解决传统的捕获算法对长测距码捕获时间长，运算量大的问题，提出了一种利用Wash-Hardmann变换的确定压缩感知信号捕获算法，分析了该算法的捕获性能，仿真实验表明该算法可以有效完成B1C信号的捕获，并节省运算量。