全球卫星定位系统能全天候地、实时地为人们提供位置、测速和授时服务。但是，在城市街道、森林、峡谷和室内环境等受到阻挡条件下，GPS信号功率受到极大的损耗。普通的GPS接收机无法在这样弱信号条件下正常工作，因此，高灵敏GPS接收机技术逐渐成为GPS技术发展与应用领域的研究热点之一。GPS信号的捕获与跟踪技术是GPS接收机中的关键技术，因此，开展GPS弱信号捕获与跟踪算法的研究具有良好的学术价值和重要的理论意义。本文首先阐述了GPS信号由导航数据、C/A码和载波构成，并说明C/A码的高自相关性和低互相关性是GPS信号成功捕获的基础。由于多普勒的影响，GPS信号捕获搜索的频率范围为-10kHz~10kHz。接着分析了单次相干累加可用的最大数据长度和多普勒频移步长对信号捕获的影响。研究与分析了唐搜索检测器、相干-非相干累加和差分相干累加捕获算法，并用matlab仿真了在不同的A和B条件时，唐搜索检测器捕获算法中捕获灵敏度和平均滞留次数的对应关系，仿真分析了相干-非相干累加算法和差分相干累加算法的捕获效果。本文对唐搜索检测器算法中的检测统计变量进行改变，将相邻相干积分平方之和作为新的检测统计变量，较好地提高了信号捕获的灵敏度，可是增加了每个单元的平均驻留次数，延长了捕获时间。采用二阶锁频环辅助三阶锁相环作为载波跟踪环结构，能较好地跟踪载噪比为30dBHz和相对加速度为12g的低载噪比高动态GPS信号，并能正确地解调出导航数据。