在缺乏巡天观测数据的背景下,利用仿真技术产生具有真实物理特性的脉冲星信号可以推动国内X射线脉冲星导航理论研究。目前关于脉冲星信号仿真技术的研究集中在数值仿真和半物理仿真两个方面:数值仿真采用算法产生光子序列,本质是伪随机数,可信度低;半实物仿真利用脉冲轮廓经过物理过程的调制产生光子序列,保留了物理过程,可信度高,但现有模拟系统多是模拟SSB处的X射线脉冲星光子信息,而不是在轨航天器处的脉冲星信号,这不能满足导航算法、星载时钟校正等理论研究的需要。本文提出了一种高精度、高可信度的航天器处X射线脉冲星信号半物理模拟新方法。该方法利用航天器处脉冲星信号所包含的自转特性、空间多普勒效应、传播相对论效应等对标准脉冲轮廓进行调制,生成航天器处脉冲轮廓,进一步通过硬件系统的调制产生具有多物理特性的航天器处光子序列。根据该方法,研制了X射线脉冲星信号半物理模拟系统,主要包括:脉冲轮廓生成软件,实现了航天器处脉冲轮廓生成算法,产生连续的、具有多物理特性的航天器处脉冲轮廓数据;基于FPGA的数据流控制电路,其接收脉冲轮廓数据并控制数模转换电路输出脉冲轮廓电压信号;信号验证系统将模拟产生的数据与实测数据对比,验证模拟信号的特性。采用与RXTE卫星相同的轨道和时间参数,利用所设计的仿真系统产生光子序列,将该序列与RXTE实测数据进行对比。分析结果表明,本文所提方法产生的光子信息经过不同的处理流程都表现出了与实测数据相同的特性,且经过正确的数据处理流程恢复的累积脉冲轮廓与标准脉冲轮廓的相关系数大于0.99,验证了模拟结果具有在轨航天器处脉冲星信号的多种物理特性。该研究为脉冲星导航的理论研究、验证提供了有效的数据支持。