随着第三代北斗卫星导航系统(Bei Dou System,BDS)最后全球一颗组网卫星的发射成功,标志着第三代BDS迎来了完美收官。BDS完成了从覆盖亚太到服务全球的转变,同时具有许多先进的技术比如混合星座布局、短报文通信、三频信号和二次编码等。第三代BDS的建成会为我国的综合国力带来极大的提升,一方面可以将这几年间卫星导航领域的技术进展和成果进行落地,另一方面BDS产品的定位精度会有明显的提高。同时,我国公开发布了北斗空间信号接口控制(Interface Control Document,ICD)文件,积极培育北斗系统的应用开发。因此,研究一套先进、稳定、精密的北斗接收系统显得尤为重要。本文在现有北斗接收系统的基础上,对于接收系统各个环节中的处理算法进行了深入研究和优化,最终设计并搭建了一套完整的北斗数字接收机系统。本文主要研究工作如下:(1)在卫星信号方面,本文对BDS信号和播发的导航电文进行了研究,对信号的测距码、载波以及导航电文的调制方式进行了分析研究。对各个卫星的各个信号进行了建模和仿真,建立了用于北斗卫星基带处理的本地码库。(2)在卫星信号捕获方面,分析了常用的卫星信号捕获原理并推导了捕获过程的相关公式。根据北斗信号的特点,设计并实现了接收系统的信号捕获部分。另外,本文提出了一种避免NH码跳变影响的北斗弱信号捕获算法。该算法提高了北斗软件接收机在低信噪比环境下的信号捕获能力,与补零捕获算法相比捕获灵敏度提升约1.7d B。(3)在卫星信号跟踪方面,首先对卫星信号的跟踪原理进行了分析,详细探究了跟踪设计中的两个环路:载波跟踪环和码跟踪环的原理和性能。设计并实现了一种基于锁频环、锁相环、码跟踪环互相辅助结合的完整数字跟踪环路,并且提出一种对来自同一卫星发射信号的通道进行分组绑定的辅助跟踪策略。最终对不同信噪比和不同带宽配置下的跟踪环路进行了仿真和性能分析。(4)在定位解算方面。从系统误差以及精密单点定位的原理等方面分析了定位解算过程。搭建了一套从数据文件读取到捕获、跟踪、数据预处理,再到解算定位、结果存储、结果显示的完整北斗数字接收机。使用实际接收的北斗卫星数据对接收系统性能进行了验证和分析,最终定位精度可以达到经纬度方向最大误差2cm、高程最大误差5cm。