随着美国全球定位系统(GPS)应用领域的日益扩展,高灵敏接收技术逐渐成为一个研究热点。载人登月作为我国目前一项重大的航天工程,需要有完整可靠的导航功能对其进行支持。利用地面的GPS对月面进行导航是诸多可选导航方案中的一种,而该方案的一个关键问题就是如何在月面附近有效接收由地面传播来的微弱GPS卫星信号。本论文研究了弱信号条件下,GPS接收中一项关键技术:捕获技术。主要研究了适合于弱信号捕获的各种算法并给出相应的仿真结果,为利用地面GPS对月面进行导航提供理论依据。这些算法不依赖于外界(如无线网络、惯性导航系统等)的任何辅助信息,可以独立地在单台GPS接收机上实现。本文首先简要介绍了GPS的信号特性,描述了GPS信号的功率和多普勒频移特性;为了对弱信号捕获的各种算法进行仿真,建立了GPS数字中频信号的仿真模型。其次,本论文阐述了GPS信号捕获的基本理论。建立了一个新的捕获模型,能够更有效地表征大部分捕获系统;给出了评价捕获性能的指标和参数。对常规捕获算法的性能进行了分析和仿真。然后,本论文重点研究了弱信号捕获的各种算法。在介绍了对弱信号捕获时需要考虑的一些主要影响因素后,重点研究了为提高捕获判决量信噪比的各种信号累积算法和消除导航比特符号翻转影响的方法;详细研究了相干-非相干积分捕获算法和差分积分捕获算法,对每一种算法捕获判决量的统计特性、捕获判决阈值设置方法和最终的捕获性能进行了分析;给出了相应的Matlab仿真结果。最后,在简要分析了月面导航中的GPS信号特征(如信号功率、多普勒频移等)后,选取合适的捕获算法并给出相应的仿真结果,最终给出了在月面捕获GPS信号的可行性结论。