全球卫星导航系统GNSS（Global Navigation Satellite System,GNSS）可提供全天时、全天候的导航、定位和授时服务,是二十一世纪重要的信息基础设施。随着GNSS的快速迭代和更新,二进制偏移载波（Binary Offset Carrier,BOC）信号已经广泛应用于各大卫星导航系统。BOC信号具有良好的频谱分离特性、优秀的抗多径性能和码跟踪精度。但BOC信号自相关函数有多个副峰,传统的导航接收机码跟踪算法存在跟踪模糊问题,给伪距测量值引入恒定偏差,严重影响接收机定位精度。卫星导航和位置服务LBS（Location-based Service,LBS）已成为战略性新兴产业,其快速发展对导航接收机的精度、可靠性提出了更高的要求,阵列信号处理被引入GNSS接收机的研究中。基于锁角环Di LL（Direction Lock Loop,Di LL）的GNSS接收机可以克服弱信号环境对接收机的影响,但传统锁角环存在非线性空域相关函数导致的到达角DOA（Direction of Arrival,DOA）死区跟踪问题,严重影响了DOA跟踪精度。本文分为两个部分:第一部分深入研究了BOC信号的跟踪模糊问题,并提出了BOC信号无模糊跟踪算法设计方法,在此基础上提出了两种BOC信号无模糊跟踪算法。第二部分分析了传统锁角环在DOA跟踪上的缺陷,并提出了新的DOA跟踪算法。本文主要成果如下:第一,分析了GNSS接收机引入BOC信号跟踪以及锁角环的影响。BOC在码跟踪精度、抗多径性能以及频谱分离等方面有显著优势,但传统延迟锁定环处理BOC信号时存在跟踪模糊问题,该问题是由自相关函数的多峰特性（内因）导致,并由弱信号、多径等环境因素（外因）触发产生的,从信号相关函数特性入手解决跟踪模糊问题是一个有效途径。利用锁角环DOA跟踪可提升接收机性能,但存在死区跟踪问题。该问题是由其空域相关函数内的非线性项导致的,可从空域相关函数出发克服锁角环的死区跟踪问题。第二,提出了一种基于扩展辅助波形（Extended Auxiliary Symbol,EAS）的BOC信号无模糊跟踪算法设计方法。通过定义一般化EAS波形,并推导EAS波形与BOC信号相关函数解析表达式来获取“EAS波形-相关函数”的映射关系。然后提出无模糊相关函数的约束条件,并利用“EAS波形-相关函数”映射关系获得满足跟踪模糊条件的本地信号。该设计方法不受全响应波形的限制,可提升无模糊跟踪算法的码跟踪精度和抗多径性能的上限,为无模糊跟踪算法的设计提供理论指导。第三,针对高阶和低阶BOC信号跟踪模糊问题分别提出了相乘组合的EAS无模糊跟踪算法（Multiplication BOC Unambiguous Tracking Based on Extended Auxiliary Symbols,Mul-BUTEAS）和绝对值组合的EAS无模糊跟踪算法（Absolute-value BOC Unambiguous Tracking Based on Extended Auxiliary Symbols,Abs-BUTEAS）。本文首先分析了高阶BOC信号和低阶BOC信号抗热噪声性能的特性,根据其不同特点分别设计了两种相关函数组合方式,在基于扩展辅助波形EAS的BOC信号无模糊跟踪算法设计方法指导下,通过数值优化方法得到无模糊跟踪算法的本地参考信号数学表达式。理论分析和仿真实验表明,Mul-BUTEAS和Abs-BUTEAS在码跟踪精度和抗多径性能方面均优于现有方法,其中Mul-BUTEAS处理高阶BOC信号码跟踪精度最优,Abs-BUTEAS处理低阶BOC信号码跟踪精度最优。最后给出了设计方法的拓展思路,讨论了如何利用其设计“准无模糊跟踪”算法。第四,提出了一种旋转至零锁角环RZ-Di LL（Rotate-to-Zero Direction Lock Loop,RZ-Di LL）算法,以及RZ-Di LL与阵列GNSS接收机融合方法。RZ-Di LL通过数字旋转至零方式将阵列响应矢量变换到线性区间,克服了空域相关器非线性项导致的死区跟踪问题。仿真实验结果表明,RZ-Di LL可以克服传统Di LL的死区跟踪问题。实采信号实验表明,相比于传统Di LL,RZ-Di LL有更高的DOA跟踪准确度及更大的信号载噪比增益。