卫星导航系统的建设是一项长期的系统工程。为了缩短地面运控系统与空间卫星系统的调试周期,定量的对卫星导航系统进行仿真测试和技术验证,建立地面站观测数据仿真系统势在必行。本文对地面站观测数据的建模、仿真和验证等核心算法进行了系统研究。首先,基于伪随机码测距和激光测距原理,介绍了卫星轨道模型、信号传播误差模型和钟差模型,给出仿真系统模块结构图。其次,针对监测接收机观测数据、星地时间同步观测数据、站间时间同步观测数据和激光观测数据的共性和个性,分别研究了以上四类观测数据的仿真方法。为了验证地面站观测数据仿真系统的正确性,提出自闭合验证的方法,利用伪距定位解算、轨道确定、星地伪距双向时间同步、卫星双向时间同步以及激光时间同步等算法对仿真数据进行处理,分别得到米级的定位精度、分米级的定轨精度和纳秒级的时间同步精度。最后,对双向时间同步法进行了研究,分析了各误差源对时间同步精度的影响,针对星地距离变化对星地伪距双向时间同步的影响,提出一种利用前后历元观测数据差分改正的方法,通过数值仿真验证该方法能达到纳秒量级精度。本文的研究工作可满足未来新一代卫星导航系统对主控站的测试需求,具有一定的工程应用价值。