随着GPS的快速发展及其应用范围的不断扩大，GPS微弱信号的高灵敏度处理技术已成为了目前研究的热点，且捕获又是弱信号处理技术的基础及核心环节，但传统的捕获方法对弱信号的处理效果较差。据此，本文对GPS弱信号的高灵敏度捕获问题进行了理论分析和仿真研究。由于导航系统的相通性，对GPS接收机技术的研究稍加修改就可用于其它GPS信号或其它卫星导航系统中去，如伽利略和北斗。所以本文的研究具有一定的现实意义和通用性。首先，本文对GPS L1信号的结构和特性进行了简要的分析，并介绍了GPS弱信号的定义；然后阐述了GPS信号的捕获原理；接着重点研究了相干累积算法，并通过Matlab仿真了此算法的捕获性能，其仿真结果表明传统相干累积法在弱信号捕获过程中的不足，然后以相干累积为研究对象分析了GPS弱信号捕获中几种主要的影响因素。其次，本文对非相干累积、差分相干累积以及半比特、全比特等传统GPS弱信号的高灵敏度捕获技术进行了理论分析和仿真对比，其仿真结果充分表明差分相干相对于非相干，以及全比特相对于半比特在弱信号的高灵敏度捕获中的优势。基于以上分析，研究了一种能够估计最优导航路径的差分相干法；并通过Matlab对此算法和传统算法的性能进行仿真比较，其仿真结果充分说明了该算法在高灵敏度捕获中的优势。此算法可采用较长的相干累积时间，且能减小平方损失。其计算量虽有所增加，但通过估计相邻导航数据位乘积的最优组合，可使其计算量控制在可接受的范围内。最后，在介绍GPS现代化新民用信号L2C的基础上，对L1C/A与L2CM信号的双频联合捕获进行了初步的研究，并给出了5种联合捕获方案，将它们与传统单路L1C/A码的非相干捕获算法进行仿真比较，其仿真结果充分体现了联合捕获算法在高灵敏度捕获中的优势。