GNSS应用领域内的激烈竞争使得卫星导航系统性能已经成为卫星导航系统应用领域竞争的制高点。开展卫星导航系统性能监测与评估方法研究，不仅可以推动卫星导航系统性能指标、评估方法以及性能体系的发展，改善和提升卫星导航系统的性能，推进GNSS开放服务的互操作，也为我国建设北斗系统提供参考。论文主要研究内容包括：1．针对现有的卫星导航系统性能以及发展趋势，提出了基本性能与高维性能为主体的性能框架，描述了卫星导航系统性能体系；提出了“平行递进模型”用于描述RNP指标之间的关系，为RNP具体指标的评估方法提供了重要的理论依据，并为精度的连续性、精度的可用性、完好性的连续性以及完好性的可用性等概念的产生提供了重要的理论支撑。2．在精度评估模型方面，通过研究UERE层次划分的依据，给出了综合考虑信号类型、频率、用户使用环境等因素的UERE层次分解，为UERE的预算分配提供了重要的框架依据。在此基础上，以GPS为例，分别对空间段、控制段、其他精度改善措施以及用户段对UERE的贡献进行了分析，为UERE的预算提供了具体的量化依据。提出了一种基于IGS数据的UERE计算方法，利用实测数据验证了UERE的特性。3．分别从数学和测量角度研究了GDOP的最小值，结论表明GDOP越小，星座卫星布局越均匀。基于该结论构建了用于度量星座空间布局均匀度的两个因子：瞬时星座几何构型品质因数和平均几何构型品质因数，并验证了可行性。分析了DOP采样在时空域上的变化特点，研究了最佳空间颗粒度和时间颗粒度，提出了受限条件下的精度评估模型，实验表明可视卫星方位角的分布密度与观测点的纬度具有密切关系。4．研究了GPS目前完好性实现的主要做法，总结了未来GNSS完好性的发展趋势。根据实现机制不同，将完好性分解为SIS层完好性和系统级完好性，给出了相应的层次划分，为完好性的研究提供了参考框架。综合GPS目前采用的几种完好性故障监测与反应机制可知，完好性故障的监测与反应机制涉及用户段、控制段和空间段，需要统筹考虑。基于Galileo完好性概念及实现原理，分别对空间信号精度、空间信号监测精度以及告警机制算法进行了研究，并对空间信号监测精度的参数敏感性进行了实验分析。对基于几何模型的WUL算法进行了改进，与已有的同类算法相比，该算法在理论上推导简洁、可靠。5．提出了包含SIS层连续性和服务层连续性的GNSS连续性层次框架，并基于可靠性理论推导了GNSS连续性基本评估模型，为GNSS连续性的评估提供了理论依据。研究了SIS层连续性的故障模式及其特点，并基于GPS数据对基于可靠性的连续性基本评估模型进行了实验，结果表明本文提出的连续性评估模型是可行有效的。研究了服务层连续性的评估方法，给出了精度的连续性故障的判断和统计方法，分析了完好性的连续故障的判断和统计方法。综合考虑了GNSS连续性的概念、故障的层次分析、评估方法以及对GPS典型的连续性事件的剖析，提出了连续性故障的监测机制，为GNSS连续性的监测提供了参考。6．提出了包括SIS层可用性和服务层可用性的GNSS可用性层次框架，并对不同层次的可用性故障因素进行了分析。对SIS层可用性评估的研究是在卫星故障模式和备份策略的基础上展开的。对导航卫星典型故障的研究，为后续SIS的故障研究奠定了基础。基于对导航卫星故障模式的分析和星座备份策略研究，利用可靠性原理推导了单星可用性的计算方法。基于单星可用性，综合考虑星座的备份策略，提出了利用Markov链研究星座动态性的模型。以GPS为例，分别对初始条件下不考虑单星可用度和考虑单星可用度时星座在一定时间段内的状态概率发展进行了参数敏感性实验分析。7．从技术层面上分析了兼容与互操作之间的内在联系以及在GNSS导航定位授时不同环节中的体现，提出了从SIS层到服务层的兼容与互操作层次关系。从分别从目前GNSS时间系统的互操作实现机制和空间系统的互操作实现机制研究了GNSS信息互操作的具体体现。对GNSS星座互操作的含义、影响，以及互操作性能的度量方法进行研究，并以GPS和Galileo系统为例，对比分析了单一星座系统与互操作星座系统的性能。采用仿真实验的方法，对GNSS互操作导航定位性能提升进行了量化分析，结果表明，GNSS互操作可大幅提升导航精度和完好性等定位性能。8．提出了GNSS监测站性能的评估模型，分别对单站覆盖性和站际重叠覆盖性能进行了研究。以GPS为例，分析了不同的监测站网整体覆盖性能，评估了不同方案的性能差异，进一步验证本文提出的GNSS监测站网评估方法的科学性和有效性。为了评估监测站对整网的影响，提出了用来表征单站对整体覆盖性能的影响因子和风险因子。通过对监测站单站和双站的故障敏感性实验分析，进一步验证了GNSS监测站评估方法和可行性。基于上述监测站覆盖性能以及故障敏感性实验分析的成果和结论，结合监测站网的功能与建设成本，本文提出一种多重条件约束的监测站网分期分级布设方法，并给出了原理框图。