高轨卫星轨道高度高,在气象、通信等方面有着中低轨卫星不可比拟的特点。随着导航卫星的发展,卫星轨道应用范围逐渐从中低轨扩展到高轨。航天器的定轨是高轨研究的首要问题。传统的卫星定轨采用的是地面站测轨的方式,随着高轨卫星数量的增多,将加大基准站的负担以及复杂度。且目前我国距离实现建设全球覆盖的地面站尚有一段距离。而GNSS导航系统有着全天候,连续监测等特点,运用现有GNSS系统实现高轨航天器的自主定位有着重要的实践意义。本课题将针对基于GNSS导航卫星的高轨航天器定位进行研究。GNSS导航卫星设计初衷是为地面用户定位,卫星的发射天线均指向地心。导致高轨接收机只能接收来自地球另一侧透漏过来的信号,使得接收信号数量较地面用户大幅下降。同时,传播路径远,路径损耗、大气损耗等加倍增加,致使接收信号信号微弱。针对高轨定位面临的问题,本课题重点分析了高轨卫星定位的几何特性、定位性能,并对特殊的高轨环境对定位的影响进行研究。首先,本文基于STK构建了仿真模型。根据卫星星历信息构建了四大导航星座,并设置发射机以及接收机的相关参数,实现了星间通信链路仿真,为研究的提供真实的仿真平台。针对接收机的灵敏度,本课题分别研究在GPS系统、GPS/北斗联合系统以及四大星座联合系统下,GEO和HEO接收机的可见卫星数量情况。得出不同系统下的接收机最小灵敏度需求。同时,应捕获参数需求,对高轨接收机以及导航卫星之间的相对运动法进行研究,得出多普勒频移以及相对加速度分布情况,为接收机捕获弱信号的实现提供参数指导。性能的评估在导航方面举足轻重的地位,是评判一个导航系统定位效果的指南。本课题首先对高轨航天器定位的精度因子进行研究。针对接收机的完好性,本课题采用基于RAIM检测的接收机自主完好性监测法,对不同门限下的接收机完好性进行了评估。同时分析了不同遮蔽角下,接收机的可用性情况。受大气影响,导航信号在传播过程中会受到延时,使接收信号产生大气误差。针对高轨特殊的空间环境,本文对导航信号所受对流层影响和电离层影响进行研究。不同于地面用户,高轨接收机所接收导航信号并不完全穿越大气层,本文首先分析了信号穿越大气层情况,对受大气影响的信号所占比例进行研究。同时针对高轨环境中,传统电离层模型不再适用的问题。本课题又提出了基于比例因子法的高轨电离层延时模型。并基于典型卫星信号对电离层延时展开试验。进一步提高了定位误差修正的精度。最后,本课题实现了STK和MATLAB的互联,基于MATLAB的GUI界面构建了仿真的可视化平台。用户可以通过参数设置部分实现对STK仿真参数的控制、并从仿真结果部分方便快捷的读出仿真数据。实现了仿真的人机交互功能。