高超声速飞行器再入过程中与周围的空气发生剧烈摩擦,会在其表面形成等离子体鞘套,使得北斗导航接收信号发生幅度衰减和相位偏移。等离子体的存在会对北斗接收信号的捕获与跟踪产生不利影响,严重时会造成通信中断。因此,必须研究高超声速飞行器北斗信号捕获与跟踪算法以改善接收机的性能。本文首先建立了非均匀等离子体鞘套信道模型,理论分析并仿真实现了其对北斗导航信号在幅度与相位偏移方面的影响。然后研究了大多普勒频移、Neumann-Hoffman(简称NH)二次编码以及等离子体对北斗中频接收信号捕获与跟踪的影响。差分相干累积捕获算法可以较好的改善导航数据反转的影响,提高北斗信号捕获信噪比。研究了基于频域能量检测的快速捕获算法,提高了可见卫星信号捕获速度。研究了基于扩展卡尔曼滤波的环路跟踪算法,该方法复杂度较低,在噪声统计特性已知的情况下可以实现高超声速飞行器北斗卫星中频接收信号的良好跟踪。研究了基于Sage-Husa时变噪声估计器的自适应扩展卡尔曼滤波的跟踪算法,该方法不仅收敛速度快,还能保持很好的稳定性和精度。最后研究了卫星位置解算算法和高超声速飞行器位置计算方法以及等离子体对飞行器位置定位的影响。研究了飞行器运动参数的估计方法,最小二乘法由于参数估计结果之间相互独立,导致参数估计结果过于粗糙。基于卡尔曼滤波的参数估计算法得到的参数估计结果更精确、数据更平滑。