卫星导航系统是一项规模庞大、结构复杂的系统工程，涉及多种软件硬件和多学科专业领域知识。GNSS仿真系统作为卫星导航系统设计、建设、运行、应用、维护等全生命周期都需要使用的实验手段，对Compass/Galileo等新一代卫星导航系统建设具有重要意义。　　 精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)以其单机作业、机动灵活的优点在诸多领域取得了广泛应用。然而，PPP对外部精密轨道和钟差产品的依赖、其各类估值均为模糊度浮点解及收敛时间较长等不足，限制了精密单点定位在实时、准实时领域的应用。　　 结合我国自主卫星导航系统Compass的建设需求，围绕精密单点定位向实时应用发展面临的关键问题，本文就以下几个方面展开了深入探讨和研究：　　 (Ⅰ)GNSS仿真数学模型及关键技术研究　　 GNSS仿真系统建设是我国自主卫星导航系统建设的迫切要求，也是卫星导航设备研发与测试的有效方法及目前进行多频多模GNSS应用研究的必要手段。本文系统研究了卫星导航系统仿真的数学模型及关键技术：1)给出了基于广播星历参数和动力学积分算法的导航星座仿真模型：2)推导并给出了广播星历参数拟合的实用公式，对GPS精密星历实现了3cm的拟合精度；3)研究并阐述了GNSS导航电文编码技术，实现了GPS/Compass导航电文编码；4)研究了用户轨迹仿真方法，包括监测站位置仿真、汽车、飞机、舰船等中低动态用户轨迹仿真及火箭、导弹、低轨卫星等高动态用户轨迹仿真；5)深入研究了GNSS多频点多类型观测数据仿真方法，推导并给出了伪距和载波相位及其高阶项、L波段上下行伪距星地时间同步数据、激光双向距离星地时间同步数据及C波段双向距离站间时间同步数据的仿真计算模型。　　 上述仿真数学模型为GNSS实时软件平台的建设提供理论支撑和技术储备，部分数学模型及关键技术已应用于中国民用卫星导航应用设备与系统质量检测平台及CSG5500系列卫星导航模拟器产品中。　　 (Ⅱ)GNSS实时仿真软件平台研制　　 经过长达3年的研究、设计、编程、联调和测试，成功研制了高效、实时、并行的工程化GNSS仿真软件平台，能够运行于Linux/Window、32位/64位等多种软件硬件平台，满足50Hz实时仿真需求，具备Compass、GPS、Galileo、GLONASS四大导航系统实时仿真能力。该软件平台已成功应用于中国卫星导航设备与质量监测平台和导航卫星数学仿真验证系统的建设中，并分别于2008年和2010年通过中国航天科技集团的验收并交付使用，直接服务于我国自主卫星导航系统建设及卫星导航相关设备的研发和测试。　　 (Ⅲ)非组合精密单点定位及其授时精度分析　　 系统分析研究了非组合精密单点定位方法及其在授时中的应用。研究发现，非组合PPP能够有效避免传统精密单点定位在消电离层组合过程中对观测噪声及多路径效应影响的放大，但是非组合PPP与传统PPP具有相当的定位精度、相似的收敛过程和相同的收敛速度。在天顶对流层延迟估计方面，非组合PPP与其它PPP算法估计精度相当，但估计结果更加平稳；非组合PPP和传统PPP均可实现亚纳秒级的精密授时精度，在同等条件下，非组合PPP精密授时结果优于传统PPP算法，在动态处理模式下，非组合PPP接收机钟差解比传统PPP接收机钟差解更加精确、稳定、可靠，在运动载体精密授时方面具有较大的应用价值。　　 (Ⅵ)基于广播星历和区域网的实时精密单点定位新方法　　 提出一种基于广播星历和区域网的实时精密单点定位新方法NAPPP(Network AugmentedPrecise Point Positioning)。NAPPP将用户站与附近若干参考站一起联合处理，实时估计用户站位置及卫星轨道和钟差改正数，可以摆脱PPP对外部精密卫星轨道和钟差产品的依赖，并合理考虑不同导航卫星轨道和钟差之间的相关性。NAPPP的实施仅要求用户站与参考网有足够数量的共视卫星，只需少数参考站便可在数百公里范围内实现实时PPP解算，其定位精度和收敛速度均明显优于采用IGS最终轨道和30s钟差的PPP定位结果，与采用CODE精密轨道和5秒钟差的PPP事后定位结果的精度相当。NAPPP的实施只需3G无线网络等简单的通讯设备，便可以在较大的范围内提供实时精密定位服务，在航空测量、近海测量、地震监测与预报等诸多领域有较大的潜在应用价值。　　 (Ⅴ)GNSS数据处理框架设计及数据处理软件平台研究　　 卫星导航数据处理软件平台是进行GNSS研究与应用不可缺少的基础设施。在开源软件GPSTk的基础上，本文设计并实现了一个通用的GNSS数据处理框架(Precise PositioningEngine，PPE)，PPE以简单、直观、统一的方式实现精密单点定位、相对定位、非差网平差等数据处理算法，能够实现专业跨平台GNSS数据处理软件的快速开发。基于PPE框架，设计并完成了实时精密定位软件SHARP(Software for High Accuracy Real-time Positioning)核心部分的开发，文中所有算例均采用SHARP软件以事后准实时处理的方式计算完成。