随着卫星导航产业的不断成熟,导航接收机逐渐应用于各行各业,高动态接收机也因其军事领域的应用而备受重视,而具有高灵敏度性能的高动态接收机需求逐渐增多。对于接收机而言,信号捕获是接收机实现基带信号处理和导航解算的关键前提,高动态场景需要捕获模块具有快速性,弱信号场景则需要加长积累时间以获得更好的灵敏度,如何在实践中平衡两者的矛盾,提升高动态环境下卫星导航信号的捕获性能,具有非常重要的意义。论文的主要研究内容及成果如下:首先,论文介绍了卫星导航信号的特性,依据卫星信号在设计上的通用性,选择了课题设计的四个频段分别为BDS B1I、BDS B3I、GPS L1及GLONASS L1。从信号捕获的作用和基本原理出发,通过对比三种基础算法在性能及硬件资源消耗等方面的表现,选用PMF-FFT捕获算法作为课题设计的基础算法。同时对高动态弱信号场景对信号捕获的影响做出了分析。其次,为了降低扇贝损失对捕获性能的影响,采用对FFT输入补零的方法,抑制了捕获算法扇贝损失的产生。针对捕获算法在高动态弱信号场景下捕获性能较差的问题,提出了一种双并行PMF-FFT捕获算法,该算法既通过双路载波并行捕获的方式,扩大了捕获模块在频率维度的搜索范围,又通过10路伪码并行捕获的方式,将捕获速度提高至原来的10倍,使捕获算法的动态性能及捕获速度得到提升。同时为了改善捕获算法的灵敏度,对弱信号捕获的积分方式做出研究和比较,并选择差分相干法作为捕获模块的积分方式,此方法十分适合应用于相干积分不宜过长的高动态场景下,提高了捕获算法的灵敏度。再次,为了完成捕获算法的硬件实现及捕获模块测试平台的搭建,基于Zynq 7000平台完成了总体方案及通信方案的设计。应用Verilog HDL硬件描述语言完成了捕获系统的各个子模块的编写,并对各个子模块功能进行了Vivado仿真验证。通过对各个子模块串联搭建及捕获判决器和通道切换控制器的设计,完成了捕获模块的总体硬件电路设计。同时针对硬件资源占用和捕获效率的问题,完成了多频段公用捕获模块的捕获策略及重捕获策略的设计。最后,为了验证捕获算法的可行性及捕获模块在设计上的正确性,完成了捕获模块的性能测试及功能验证。测试结果表明,捕获模块在捕获速度及捕获灵敏度性能上均基本满足设计目标,同时与市面上的高动态接收机相比,捕获灵敏度有一定的提升。对接收机其他功能的测试也表明,接收机各项功能均正常,捕获策略设计正确有效,捕获系统具有一定的实用性。