高动态飞行器在近几年来成为各国研究的热点,通信是飞信器发展的重要保障,而信号捕获则是通信系统的第一步工作,能否实现信号的快速准确捕获,将会影响到整个通信系统的性能。飞行器的高动态包括高速度和高加速度等特点,这些特点导致了通信信号的多普勒效应,引起信号中包含多普勒频率偏移和多普勒变化率等畸变,与其他通信方式有较大差别。本文对受到多普勒效应影响的信号快速捕获问题进行了研究。首先,介绍了高动态飞行器的发展背景,分析了高动态飞行器的物理模型,根据其物理模型讨论了多普勒效应对信号的影响,并对高动态飞行器的通信信号进行了建模。然后,介绍并比较了当前对于存在多普勒频移的扩频信号的常用捕获算法,包括滑动相关法、匹配滤波法以及基于FFT的快速捕获算法等。利用离散傅里叶变换的移位性质,推导了以频谱移位代替传统载波相乘的快速算法,通过仿真验证了该算法和传统方法具有相同捕获效果的同时,提高了捕获速度。提出了利用两级FFT级联的捕获算法,对信号频谱进行相关运算,直接捕获信号的多普勒频移,以实现扩频信号的快速捕获,并将该分析了算法特点,通过仿真与传统的捕获算法在捕获性能和速度等方面进行比较。最后,介绍了分数阶傅里叶变换原理以及其离散变换的快速实现方法。介绍了传统的载波捕获方法中,基于多普勒变化率搜索的二维FFT算法。讨论了利用分数阶傅里叶变换对存在多普勒变化率的载波信号进行捕获,从原理上分析了和传统方法的异同点,并对捕获效果进行比较。提出对分数阶傅里叶变换的两种改进策略,一种是将二维FFT和FRFT相结合,分别进行多普勒变化率的粗细捕获,另一种是将搜索范围不断划分,逐步细化搜索阶数以捕获变化率。两种策略能够在提高捕获精度的同时,降低运算复杂度。本文还介绍了非纯载波信号的分数阶傅里叶变换,探讨了分数阶傅里叶变换在干扰捕获与识别方面的应用前景。