GPS信号在经过室内环境（如室内、城市、森林等复杂环境）时由于穿透损耗、反射损耗、绕射损耗和信号衰落等过程使信号强度急剧衰减，且由于多径效应的存在，造成信号的信噪比很低，跟踪精度较差，甚至使得载波跟踪环失锁，造成跟踪过程不能正常运行等后果。针对以上情况，本文对GPS信号跟踪算法、多径信号的估计与补偿技术等进行了研究。本文首先介绍了GPS中频信号的生成过程及GPS软件接收机的工作原理。传统的接收机跟踪环路模型较为复杂，易受噪声干扰，在复杂环境下不能有效的跟踪到GPS信号。针对目前应用较为广泛的卡尔曼跟踪环路和最大似然多径估计算法模型进行分析讨论。针对以上两种算法的不足，依据最优卡尔曼滤波器的滤波新息为零均值白噪音这一特点，设计自适应卡尔曼滤波器代替码跟踪环路中原有的卡尔曼滤波器，提高跟踪环路在复杂应用环境下的跟踪精度。对GPS多径信号最大似然估计误差较大的问题，依据有色噪音分析理论，构造卡尔曼滤波模型，进一步提高了多径信号的估计精度，提高了GPS信号跟踪性能。本文对改进前后GPS信号跟踪环路以及多径估计算法在MATLAB平台上进行了仿真分析，结果表明，对于相同条件下的GPS信号，自适应卡尔曼滤波跟踪算法在与传统的卡尔曼GPS信号跟踪算法相比较，其抗噪性和、灵敏度以及跟踪精度都有明显提高。对于弱信号，基于卡尔曼滤波的最大似然多径估计算法在其抗噪性和跟踪精度方面都优于最大似然多径估计算法。