GPS(Global Positioning System)系统是目前使用最广泛的全球定位系统,在导航,测绘,通信等领域有着广泛的应用。GPS系统包括空间卫星,地面监控站和GPS接收机,本文主要对GPS接收机进行研究和设计,重点研究接收机的基带处理部分(包括捕获和跟踪),并用FPGA实现。捕获是对所有或部分卫星进行多普勒频偏和C/A码相位的二维搜索过程。本设计采用并行码相位空间搜索捕获算法,为了提高捕获的灵敏度,使用10ms相干积分和10次非相干积分,并对长时间积分带来的码偏移做了补偿。在硬件实现方面,我们采用了改进型并行码相位搜索架构,通过对接收信号频域的平移使多普勒频偏搜索部分并行化,大大缩短了捕获时间,完成32颗卫星的盲搜索时间为1.17秒,特定8颗卫星的搜索时间为0.5秒。跟踪是对捕获到的卫星进行更精确的频偏和码相位的同步,并保持持续的跟踪。跟踪模块主要由载波环(也称锁相环)和码环(也称延迟锁定环)组成,为了提高跟踪模块的灵敏度,本文引入了牵引和稳定两种跟踪状态,牵引状态采用1ms相干积分,50Hz载波环带宽和8Hz码环带宽,具有高的动态性,可以在牵引状态下完成捕获的剩余频偏和C/A码相位差的纠正,并找到导航数据跳变的位置(位同步)。稳定状态采用10ms相干积分,25Hz载波环带宽和2Hz码环带宽,具有很强的抗噪性能,可以用来完成后续的持续跟踪任务。最后,我们对所设计的GPS接收机进行了实际测试,得到平均冷启动时间为28.57秒,热启动时间为1.5秒,定位圆概率误差(CEP)为6.5米,捕获灵敏度为-143dBm,跟踪灵敏度为-150dBm,与商用GPS芯片SIRFstar III具有一定的可比性,甚至在冷启动时间和捕获灵敏度上超越了SIRFstar III。