卫星导航经过数十年的发展,已经成为目前全球应用最为广泛的导航定位技术,对于国民经济发展、军事战略布局都具有重要意义。与此同时,我国的北斗卫星导航系统也已经进入了卫星布局的第三阶段,整体应用逐步实现产业化、国际化、规模化、和大众化的新阶段,预计2020年实现全球卫星定位服务。届时,将会结合一带一路对国家经济与政治实力发展产生不可或缺的影响。本文深入分析北斗卫星跟踪环路参数对跟踪性能的影响。具体分析北斗B1I频点卫星信号调制方式和结构,研究导致信号强度衰减的因素。从传统跟踪环路算法入手,研究环路各个组成部分的结构,验证分析环路参数对跟踪性能造成的影响。建立环路参数与环路跟踪稳态误差的关系模型,提出选取合适环路参数提升跟踪环路跟踪性能的可行性方案,验证选取环路参数与接收机定位性能之间的动态关系。深入研究加长相干积分时间对环路跟踪灵敏度的影响,并在硬件平台进行了验证。研究调制有NH码的北斗D1导航电文,对帧同步/位同步和长相干积分算法进行设计与实现,并探讨维特比算法在帧同步中的应用实现。在FPGA和DSP硬件平台上建立试验系统对提出的长相干积分跟踪方案,在静态与动态航迹的条件下对其跟踪性能进行分析。重点分析跟踪环路动态应力与跟踪精度的平衡关系,从滤波估计的角度着手设计基于卡尔曼滤波的跟踪环路算法。分析热噪声对于卡尔曼滤波跟踪环路性能影响,并且通过对滤波载波跟踪环路进一步简化,将相关值作为观测量输入以实现自适应卡尔曼、扩展卡尔曼载波跟踪环路的模型,提升环路的跟踪性能,有效减小环路跟踪过程中的噪声干扰。在硬件平台上模拟弱信号与高动态的场景,测试验证该方法下的环路跟踪性能优势。搭建基于FPGA+DSP的仿真验证平台,对先前设计各跟踪环路技术的导航定位性能进行验证。首先设计和介绍方案验证平台的整体结构,同时解决GPS/BDS平台移植中出现的伪距跳变问题,最后模拟静态、动态以及弱信号场景,对设计的几种不同的跟踪环路技术的导航定位性能进行试验验证与对比分析。