GNSS(Global Navigation Satellites System,全球卫星导航系统)由于其成本低廉、长时间导航精度高等特点,在军事领域有着广泛的应用。然而由于许多武器存在旋转,旋转会引起信号多普勒的周期性变化,对信号正常接收产生一定影响,一般的接收机在这种情况下很难保持信号的稳定跟踪。因此,分析旋转状态下锁相环的跟踪性能以优化环路参数、设计合理的算法至关重要。本文以分析旋转状态下环路的跟踪性能和参数优化为目标,主要做了以下工作:旋转状态下GNSS接收信号的幅度、多普勒和相位等均会发生复杂的变化,本文根据物理学运动定律和入射角相对天线的变化,结合天线的方向图,对旋转状态下的接收信号进行精确建模,指出旋转状态下接收信号的多普勒呈正弦规律变化。旋转对载波多普勒的影响较大,对伪码多普勒的影响较小,分析时可不用考虑旋转对码跟踪的影响。旋转引起多普勒和相位的正弦变化,导致跟踪环的跟踪误差不能收敛到一个固定的值,传统的采用计算动态应力的分析方法不再适用。本文以锁相环误差传递函数为工具,建立了输入相位幅度和相位跟踪误差幅度之间的关系,给出了一种旋转状态下锁相环性能分析的方法,并对该方法做了仿真,验证了其合理性与可行性。利用本文提出的分析方法,数值分析了旋转状态下锁相环、锁频环在不同噪声带宽下的跟踪灵敏度以及在不同载噪比下能稳定跟踪的最大转速,数值仿真给出采用锁相环跟踪信号时的最佳噪声带宽,为旋转状态下环路的优化设计提供了理论支撑。比较了不同载波跟踪环路进行信号跟踪的优缺点,指出噪声带宽相同时,二阶锁相环和三阶锁相环跟踪性能的优劣与转速密切相关,在低转速下选择二阶环,在高转速下选择三阶环。GNSS软件接收机的实时处理是其重要的研究方向,本文借助于GPU强大的并行处理能力,给出了一种基于CPU+GPU的实时软件接收机总体架构,并对信号跟踪环节做了详细的设计。采用该软件接收机对实测的旋转信号处理结果验证了文中模型的正确性和分析方法的合理性,对于采样率为5MHz的仿真信号,同时跟踪12颗卫星,每处理1ms信号的平均耗时仅为0.109ms。