GNSS卫星导航信号质量监测是现代导航定位服务的重要环节,要进行卫星信号完好性评估技术的研究,就需要用卫星信号模拟器生成的异常卫星信号对监测算法和模型进行测试。然而目前国内外大多数卫星信号模拟器都不具备模拟多类型、复杂的异常卫星信号的能力,因此对卫星信号异常原理的研究和在工程上实现GNSS异常卫星信号模拟器的意义重大。本课题以卫星信号异常发生机理和工程实现为研究核心,对现实中发生的卫星导航信号畸变原理进行分析、建模研究和总结分类,设计了GNSS异常卫星信号模拟器的软件算法和硬件架构。系统实现了卫星信号功率异常、导航电文异常、伪距跳变异常、多径异常、周跳异常以及眼图和星座图异常等多项信号异常类型的模拟。最后使用高精度导航接收机对系统模拟的伪卫星信号各项功能指标进行测试验证,结果表明GNSS卫星信号模拟器的各项性能符合设计预期,具备较全面的异常信号模拟能力。论文主要内容及研究成果如下:首先,阐述了GNSS卫星信号发生异常的原理和类型,并对BDS和GPS导航系统的B1、L1频点卫星信号的体制和结构进行了深入研究。在以上内容的基础上提出了GNSS异常卫星信号模拟器的设计方案,对模拟器实现过程中研究出的扩频通信、导航系统时间同步、卫星信号传播误差、卫星位置和伪距实时计算以及频率合成等关键技术进行了详细介绍。然后将异常卫星信号生成的理论模型与上述工程实践技术相结合,实现了GNSS异常卫星信号模拟器软件算法的开发。其次,设计了DSP+FPGA的系统硬件架构,详细介绍了DSP芯片与上位机软件和FPGA芯片之间的通信原理和协议,又分别对卫星可见性判断、伪码和载波频率控制字计算、导航电文编码及发送时序、伪码和载波的生成、卫星信号的调制等导航算法的程序实现流程做出了详细的阐述。最后,使用频谱仪验证了GNSS卫星信号模拟器产生的GPS L1和BDS B1的中频信号的正确性,并通过商业接收机对系统模拟的正常卫星信号的定位精度进行了测试,结果表明在经纬高方向的定位误差分别优于±5米、±3米和±3米。随后重点对系统的卫星信号异常模拟功能进行了对比测试和分析,结果表明本课题研究的GNSS异常卫星信号模拟器的各项性能指标符合设计要求。