近年来，随着卫星导航系统广泛地被应用于各种领域，民用用户对导航系统提出了更高的要求。为此，美国政府对现行的GPS系统进行现代化改造，在L2频段增加新的L2C民用信号。新L2C民用信号的投入使用，多方面提升了GPS导航系统在民用领域应用的能力：用户可以利用双频信号联合校正电离层延迟，获得高精度定位服务；新民用信号可作为备用信号，使接收机的鲁棒性得到进一步增强；L2C信号具有的更强抗干扰特性，使用户在信号恶劣的复杂环境中仍能获得正常的定位服务。信号捕获作为基带处理的第一个环节，直接决定接收机的性能。本文的工作就是针对L1/L2双频民用信号高效、快速捕获的研究而展开的。本文首先介绍了GPS现代化计划、L1C/A、L2C和L5信号构成及特点，仿真分析了C/A码、L2C码和L5XI码的自相关和互相关特性以及信号频谱特性；然后重点讨论了直接捕获完整周期CM与CL码的运算量与实现复杂度，基于当前的硬件资源条件和对接收机成本的控制，直接捕获整周期的L2C信号是很难实现的；接着重点设计并实现了三种L2C信号的捕获算法——双频辅助捕获算法、XFAST捕获算法及XFAST结合均值捕获算法，详细介绍了这三种算法处理流程，并对仿真得到的实验结果及算法性能做了详尽的分析。结果表明：双频辅助捕获算法只需极少量的运算量就能实现快速捕获，算法性能取决于C/A信号的捕获；XFAST捕获算法能实现L2C信号直接快速捕获，且运算量适中，合理地选取输入信号长度与折叠段数能有效地弥补灵敏度的损失；XFAST结合均值捕获算法在XFAST捕获算法的基础上，以较小的峰值损失为代价换得运算量的进一步降低。最后，基于Xilinx System Generator模型设计开发工具，设计并实现了4通道C/A信号捕获模块的总体方案，详细介绍了各子模块设计、参数配置及System Generator的建模，在Xilinx Viertx-5XC5VSX50T-FF665系列FPGA硬件开发平台上协同仿真验证成功，并分析了资源消耗情况。