实现拥有我国自主知识产权的北斗系统与GPS的兼容与互操作，推进卫星导航产品国产化，对中国卫星导航产业发展具有重要意义。卫星导航接收机的性能直接影响卫星导航应用系统的服务水平，所以对双模卫星接收机，特别是双模卫星信号基带处理算法的研究是当前研究的重点。本文重点对适用于GPS和北斗卫星弱信号的捕获算法进行研究。设计了一个GPS-北斗双模数字中频信号源，可以设置不同参数来模拟不同环境下的卫星信号；在对传统捕获算法原理的研究基础上，分析弱信号捕获过程中的影响因素，提出了一种改进的GPS-北斗双模弱信号捕获算法，包括了半比特交替法，基于圆周移位的多普勒频移搜索，强弱信号判别，精确频率捕获和差分相干积分等方面的改进，具有高灵敏度，捕获速度快和运算量低的特点；最后利用Verilog语言在FPGA上实现了改进的GPS-北斗双模弱信号捕获系统，相对于软件接收机具有捕获速度快的优势。本文采用设计的GPS-北斗双模数字中频信号源和实际采集的中频数据对捕获算法进行了仿真分析，实验结果证明该算法可以捕获到最低为-40dB的GPS和北斗弱信号，同时捕获强信号速度较改进前提高了10倍。设计的FPGA捕获模块实现了对GPS和北斗信号的捕获功能，可以方便的在芯片上实现，具有较强的实用性。