完好性作为卫星导航系统不可或缺的关键性能指标,其仿真及监测技术是保证卫星导航系统顺利建成并安全可靠运行的一项重要技术。特别是对于我国北斗卫星导航系统在起步晚、指标要求高的条件下,采用完好性仿真系统先期确定系统技术状态,可以大幅度降低系统研制风险。同时,进一步提高完好性监测系统对故障检测及处理方面的性能可以有效推广北斗导航系统在更多领域下的应用。因此,研究完好性仿真及监测技术具有重要的工程价值和实际意义。在此背景下,论文开展了以下几个方面的研究工作:(1)针对GNSS完好性仿真系统中,使用分段高阶多项式模型计算含有完好性故障的仿真伪距时,伪距计算精度与实时性的矛盾,以及常用伪距高阶导数计算方法在高动态场景下计算精度较差的不足,提出了基于加窗拉格朗日插值的卫星轨道计算方法(WLI)和基于三阶Hermite插值的伪距导数计算方法,并将两者结合得到了新的高精度实时仿真伪距计算方法。仿真结果表明,在求导步长为0.001s,时间间隔为1s条件下,本文方法与三阶样条插值计算方法比较,伪距误差标准差由0.369mm减小为0.172mm,计算精度提高了约1倍。而计算量仅为后者的10%。(2)针对采用真实设备搭建的卫星导航完好性仿真系统中,模拟生成导航信号所使用的传统动态时延生成方法存在的时域和相关域延时测量一致性、延时控制复杂度和实现资源消耗难以兼顾的问题,提出了群时延极大极小化准则条件下的可变分数延迟(VFD)滤波器设计方法和基于VFD滤波器的动态时延生成方法。设计实例表明,相同设计条件下提出的VFD滤波器设计方法与迭代加权最小二乘设计法比较,最大群时延绝对误差由3.596×10-3减少为9.287×10-4,时延生成精度提高了约74.17%。同时在伪距、速度、加速度和加加速度的精度要求分别为1cm,1mm/s,1cm/s2和1cm/s3条件下,提出的动态时延生成方法最大时延误差为0.8mm,最大伪码多普勒误差为0.02mHz。(3)针对卫星导航系统用户段可能出现多个卫星故障的情况及当前多故障RAIM算法计算量较大的问题,提出了一种基于信噪比异常检测的多故障RAIM算法。该算法通过计算信噪比异常检测统计量来实时检测故障卫星,并结合最优选星、定位解估计和接收机钟差检验等处理过程,在检测和排除多个故障卫星后提高定位精度的同时,有效减少了计算复杂度。实测数据结果表明,在模拟3颗卫星故障的条件下,可以有效检测出存在信噪比异常的故障卫星,与传统RAIM方法比较,定位误差由14.6m减少为3.5m,定位精度提高了约76%。进一步通过分析信噪比线性模型及异常检测统计量的概率特性,得出统计结果与理论推导相一致。(4)针对现有RAIM算法无法有效检测微小缓变伪距偏差的不足,建立了以非相干积累增大归一化等效伪距偏差的故障检测模型,分别提出了基于非相干积累的奇偶矢量RAIM法和基于预测残差滑动积累的抗差EKF法。仿真结果表明:对于改进的奇偶矢量法,对伪距偏差符号不敏感,在要求检测性能一致且积累历元数目为10的条件下,提出方法的可检测最小伪距偏差由传统方法的2.4m减小为0.78m。而对于改进的抗差EKF法,在伪距偏差变化速率为0.01m/s、滑动窗口长度为10的条件下,提出方法较抗差EKF法定位误差由1.056m减少为0.801m,定位精度提高了24.1%。