全球导航卫星系统（GNSS）的新型应用对信号的捕获提出了更高的要求，且一些重要应用下没有辅助设施或辅助难以实现，因此，无辅助的GNSS信号检测技术是一个值得深入研究的问题。理论上，需要对无辅助的GNSS弱信号检测问题进行数学建模，探索其服从的规律或统计分布。捕获计算中，由于无辅助的GNSS弱信号捕获需要处理长的相干积分时间和多的非相干积分次数以增加信号后处理信噪比，带来的问题是计算量和捕获时间的增加，因此如何改进现有的捕获方法或提出新的捕获方法来减少计算量和捕获时间，是非常有必要的。接收机硬件上，一般的捕获方法需要的相关器的个数就是由多普勒频移和码相位组成的搜索矩阵的大小，本文引入压缩感知这一新概念对GPS普通信号和微弱信号进行捕获，这种捕获方法在相关器个数和捕获灵敏度之间取得一种平衡，使得从硬件上减少接收机所需的相关器个数成为可能。本文完成了如下主要内容：（1）建立了中频和基带GPS信号的假设检验分析模型，步步推进全面研究了多普勒频移和码相位已知、多普勒频移和码相位未知、非相干积分、弱信号等4种情形下的检测统计表达式、检测性能（含虚警概率和检测概率）和未知参数估计。（2）弱信号中，假设检验理论在4种不同的非相干积分方法（方法一、方法二、方法三、方法四）对应的捕获算法中的应用和性能分析。从虚警概率和检测概率两方面出发分别分析了这4种不同的非相干积分方法（方法一、方法二、方法三、方法四）对应的捕获方法的检测性能，推导出了虚警概率和检测概率的表达式。理论分析和实验仿真表明，方法二的检测灵敏度比方法一几乎高3dB，且捕获灵敏度从高到低依次为方法二、方法三、方法四和方法一。（3）与采用性能最好的非相干积分方法二对应的快速改进双块补零算法（FMDBZP）捕获方法相比，改进的IFMDBZP（Improved FMDBZP）在完全不牺牲捕获精度的条件下减少计算量，提高了计算速度，且能节省的计算量和存储空间随相干积分时间所含的导航数据位的增大而增加。因此，IFMDBZP算法的捕获性能同非相干积分方法二对应的捕获方法的性能相当，且优于非相干积分方法一、三、四对应的捕获方法的性能。（4）引入压缩感知理论来进行GPS信号的捕获，从理论上突破了信号处理数据长度的限制，数据长度不用限制在一个或多个导航数据位长度上；从理论上首次分析了压缩感知对信号处理精度的影响，得出了压缩感知引入的噪声重叠现象对GPS信号处理精度的影响规律；实验上，得出了正确的仿真结果和结论。