我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统正式向全球提供服务,极大地带动了卫星导航应用产业与其它相关新兴产业的进步与发展,创造出了巨大的社会和经济效益。信号捕获是北斗接收机基带信号处理过程中至关重要的第一步,其主要任务是估算出所有可见卫星信号的载波频率和测距码的相位值,以帮助接收机初始化跟踪环路。信号捕获需要在三个维度上搜索,进行大量的数字信号处理和复杂的逻辑控制,因而捕获性能的优劣也直接影响了接收机的处理速度和精度。因此,如何提高信号捕获的性能成为近年来的研究热点。本文首先详细介绍了北斗卫星导航系统的定位原理,然后对三种基带信号捕获算法进行分析与比较。选择捕获速度较快的时域并行搜索捕获算法做进一步的研究,并设计了一种基于二次函数拟合的捕获方法。这种改进的捕获方法以信号捕获时产生的相关结果作为拟合数据集,通过二次函数拟合的方式快速获取高精度的载波频率。本文在Matlab平台上对改进的捕获算法进行功能和性能的仿真,验证了该算法的可行性。接着使用Verilog HDL硬件描述语言对改进的捕获算法进行硬件电路设计,联合Modelsim对各个模块和整个捕获系统进行功能仿真验证。最后在Altera DE4-SoC开发板上完成板级测试,验证了捕获系统设计的正确性。Matlab仿真和FPGA板级测试的结果显示,与传统时域并行搜索捕获算法相比,在捕获时间相近的情况下,改进的捕获算法对载波频率的捕获精度提高了 21%。