导航卫星信道模拟器模拟导航卫星信号空间传输信道特性,研究信道传输导致的信号特性改变,还原信号空间传输的动态变化,为卫星载荷和地面设备有线对接试验测试提供支撑。卫星导航系统基于扩频信号传输时延测量实现测距定位,信道群时延特性直接影响了伪距测量精度,因此,导航卫星信道模拟器需要重点研究如何精确模拟信道群时延特性。在此背景下,论文围绕导航卫星信道模拟器的信道时延模型和群时延模拟技术,开展了以下五个方面的研究工作。首先,建立了基于时延特性的信道模拟与信号传输模型,提出了将基于窄带扩频信号伪距测量用于信道时延模拟精度评估的方法,为导航卫星信道模拟提供了理论依据,并对窄带扩频信号码率和相关间隔的选取进行了分析和优化。针对传统方法无法满足精度高、复杂度低和收敛速度快的群时延优化设计的问题,提出了模拟-数字域联合群时延优化设计算法,包括模拟域逐级迭代优化、数字域最大误差最小化准则约束优化和模拟数字域联合分割因子选取优化。仿真分析表明,信道群时延波动小于0.8ns时,对信道时延模拟精度0.1ns指标造成的影响可忽略。仿真结果表明,以0.8ns波动为优化目标时,相对于传统模拟域全通群时延网络优化算法和数字域基于最小均方误差准则的优化算法,联合优化算法的模拟域实现复杂度降低了43%,数字域算法收敛速度提高了7倍,仿真通道群时延测量结果表明优化实现误差小于0.7ns。针对电离层色散信道连续动态模拟,传统方法无法满足电离层TEC的高精度逼近,无法满足电离层模型有限精度损失的简化近似和易于模拟实现的等效分解的问题,提出了电离层TEC空间-时间域联合Kriging插值方法,进一步提出了电离层模型色散时延分离等效算法,包括色散群时延特性分离与线性近似、色散相时延载波恒中心频率等效、载波跟踪与时延估计偏差约束下的电离层常数TEC离散等效算法。仿真结果表明,相对于传统将中心频率时延等效为信道电离层群时延的方法,电离层信道模拟误差小于3ns,信道内最大时延误差减小了93%,对于通过信道的导航信号时延估计偏差影响降低至0.1ns,载波跟踪偏差影响降低至0.01rad。针对多径信道连续动态模拟,要求实现信号间延迟范围宽、信号路数多和时延调整快,传统方法面临资源消耗巨大、时延滤波器阶数过高和动态更新参数量过大的问题,建立了适用于导航卫星信道模拟器多径信道的多级并行时延等效模型,提出了多径时延多级复用的模拟算法。仿真结果表明,相对于传统的多径分路直接设计法和多径传输函数联合设计法,信号间延迟范围可扩展,多径信号路数可扩展,且算法资源消耗几乎不受上述扩展的影响,仅相当于传统算法的1/L(L为多径路数);多径信道时延调整的参数更新量仅为传统算法的10%左右。针对导航卫星信道模拟器在国内研究尚处于起步阶段,国外导航领域相关产品对我国仍处于禁运状态这一现状,进行了导航卫星信道模拟器设计实现研究,规划了系统体系架构和信号流程,设计了一体化硬件平台和数仿软件平台,完成了系统实现,并开展了相关测试验证试验。最后,对研究内容进行了总结,对研究成果的应用情况进行了介绍,并对下一步准备展开的工作进行了展望。论文研究成果已经应用于我国自主卫星导航系统地面试验验证系统的相关核心设备中。