GPS可以在全球范围内为数量不限的海陆空用户提供全天候的、连续精确的位置、速度和时间信息，其建成和成功应用是现代科学技术发展的结晶，是导航技术现代化的重要标志，为美国带来了巨大的军事和经济利益，也引起了世界各国的普遍关注。GPS应用的关键在于其接收设备，而捕获与跟踪是接收机设计的关键部分，同时也是GPS接收机的技术难点。随着基于位置服务需求的日益增长，特别是城市、室内等微弱卫星信号环境中应用需求的扩展，一种更高性能的接收机-一高灵敏度接收机成为导航领域研究的热点。 本论文主要讨论极低谱密度大频偏信号的捕获与跟踪，重点研究现有GPS-C/A码接收机的捕获算法.主要包括以下几个方面的内容： 首先，简要介绍了GPS信号接收机的工作原理和GPS信号结构，对GPS信号捕获的方法进行了研究。分析了单次捕获判决，引出多驻留检测器，分析了多普勒效应和采样频偏等对捕获的影响。讨论了几种经典的捕获算法，包括Tong搜索检测器，提出Tong改进算法，将原Tong搜索的单周期统计判决改进为连续两周期联合统计判决，提高了检测性能。 其次，研究了极低谱密度大频偏信号的捕获。对相干积分、非相干积分和差分相干积分进行了详细的数学分析，利用差分相干进行频偏的精确估计，讨论了载噪比的估计和部分相干积分，为极低谱密度大频偏信号的捕获提供了依据。 最后，简要介绍了GPS信号的跟踪方法。详细分析了伪码跟踪环和载波频率跟踪环的工作原理，基于实际采集的GPS数据进行捕获和跟踪算法的仿真，解调出数据比特。