传统的GPS接收机由于无法准确捕获到强衰减环境下的信号而逐渐被淘汰，兼具灵活性、通用性和经济性于一体的导航定位软件接收机受到越来越广泛的关注。GPS弱信号捕获技术及其性能是接收机基带信号处理的核心问题，捕获算法的设计直接影响到接收机灵敏度等性能指标，目前的算法普遍复杂度较大而影响系统的实时性。因而在保证系统性能要求的前提下研究高效率的高灵敏度 GPS软件接收机及相应算法具有重要的理论意义和应用价值。　　本文的研究工作主要包含以下几个方面。研究了 GPS软件接收机的工作原理，分析信号的构成和特性，为后续算法研究提供必要的理论依据，并在此基础上构建了MATLAB仿真平台用于验证和分析。结合项目实际需求进行初步分析和规划，所设计算法需要着重考虑灵敏度等性能指标和资源消耗之间的平衡性。　　本课题重点研究 GPS微弱信号捕获技术，时域串行搜索效率过低，无法适用于需要长时间信号累积的微弱信号处理，频域FFT/IFFT循环相关可以充分发挥软件接收机的优势。相干积分会受积分时长和多普勒频移影响，非相干积分由于平方损耗而对增益提升作用有限，差分相干积分理增益提升不如相干积分，因而本文所设计的算法采用相干和非相干累积结合的方法获得较高增益。半比特法由于舍弃一半信号而造成资源的浪费，全比特法移位方式搜索数据位边沿效率较低，结合其优点引入双块零拓展算法，该算法通过一个本地码副本完成并行频率相关，减少循环次数和复用FFT模块，从而简化软件接收机的实现。在微弱GPS信号捕获算法的理论研究基础上，结合影响检测性能的因素给出参数设计，在不同条件下对双块零拓展法进行测试并提出算法中仍存在的问题。　　综合考虑减少计算量、节省存储空间和提高检测灵敏度三个方面对改进算法FMDBZP进一步优化。简化导航数据位组合的处理方式，对码相位的漂移进行了动态补偿，将 ZFFT应用在补零FFT中，单次操作中减少了37％乘法运算和47%加法运算，并对于非相干积分矩阵结果选取采用各个对应单元选取最大值减少随机性，提高捕获算法整体的效率和精度。通过大量蒙特卡罗试验统计得出算法统计门限对性能的影响，本文所采用的高斯仿真门限比检测信噪比门限在长时间积分中具有更高的检测概率。仿真结果验证，双块零拓展改进算法达到预期设计需求，并且最终灵敏度优于要求1.6dB。