全球卫星导航系统可提供高精度的定位、测速和授时服务，能带来巨大的社会和经济效益。因此全球导航卫星系统现在已经成为了现代社会的重要基础设施之一。“导航信号体制设计”是导航卫星系统的核心，它决定了卫星导航系统的先天性能。而“信号波形设计”又是“导航信号体制设计”中的关键环节，信号的码片波形决定了导航信号自相关函数和功率谱的主要特征，从而影响到系统的测距精度、抗干扰性能、兼容性与互操作性等关键性能指标，所以设计性能优良的导航信号波形至关重要。本文研究了国内外导航信号的设计现状，在详细分析现在主流卫星导航系统中所使用的信号波形的基础上，综合得出了导航信号波形的设计趋势；给出了一种“基于局部粒子群算法的导航波形优化算法”，其基本思想是：在对信号波形数学建模和设定评价准则的基础上，使用局部粒子群算法对波形进行优化；进一步对局部粒子群算法做出了改进，将其与拟牛顿法结合，成为一种新的“结合算法”，此算法能更快速地找到设定条件下的最优波形，并通过仿真证明了此算法同时具有“全局寻优能力强”和“收敛速度较快”的特点；在优化算法中引入惩罚函数法，成功得到了带外功率更低的信号波形。