随着人们对宇宙的好奇和国家对太空资源的重视和开发,全球卫星导航事业正在蓬勃发展。在发展和探索的过程,研究人员不断地解决问题。近年来,许多公司、高校以及研究机构热衷于卫星弱信号的捕获问题。本文就低信噪比下卫星弱信号捕获问题展开了研究。首先,介绍了全球定位系统(Global Positioning System)的结构和发展状况。分析了当前一些高校和研究机构就低信噪比下弱信号捕获问题研究动态,以及一些常用的弱信号捕获算法。其次,分析了影响弱信号信道特性的主要因素。介绍了三种传统捕获算法的内容及其优缺点。对三种捕获算法的算法复杂度和捕获时间进行了比较。分析了在不同信噪比情况下传统算法的捕获效果。在信噪比较高的条件下,传统捕获算法的效果能满足通信最低要求。但是在低信噪比的情况下,传统的捕获算法的效果则不是很理想。再次,研究了三种基于累积技术对弱信号的捕获方法,并分析了三种捕获方法的性能增益。相干累积可以明显提高系统的增益,但是会遇到比特翻转问题。非相干累积虽然解决了数据位跳转的问题,但是会造成平方损失。而差分相干则能平衡两者之间的矛盾,是一种既能提高系统增益又不会产生平方损失的捕获方法。然后,分析了匹配滤波器的相关概念,以及它在高斯白噪声信道下的仿真效果。分析了PMF-FFT(Partial Matched Filters,PMF)的性能。为了提高PMF-FFT算法的处理增益,本文运用了加窗方法。本文对PMF部分和FFT部分分别进行加窗,提高了PMF-FFT算法的处理增益和检测概率,降低了漏警概率。最后,研究了基于辅助信息捕获弱信号的方法。利用辅助信息估算卫星的多普勒频移。通过估计的多普勒频移,可以减小搜索范围,降低捕获时间。此外,还分析了利用惯性导航系来辅助信号捕获,降低了捕获时间,提高了捕获精度。