目前全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）在軌運(yùn)行的有四大系統(tǒng)，分別是美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)（GLONASS）、歐盟的伽俐略系統(tǒng)（Galileo）和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）。Galileo系統(tǒng)的建設(shè)尚屬于起步階段，中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也剛剛進(jìn)入?yún)^(qū)域性部署向全球定位轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵階段。GNSS信號(hào)模擬器的研制可以為系統(tǒng)建設(shè)和系統(tǒng)性能驗(yàn)證提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，GNSS信號(hào)模擬器作為衛(wèi)星導(dǎo)航終端產(chǎn)品功能和性能測試的重要儀器，可以解決外場真實(shí)環(huán)境下測試費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢且無法提供定量受控的試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境的問題。
　　GNSS信號(hào)模擬器是由數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)和射頻信號(hào)生成系統(tǒng)組成的。數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)完成衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)學(xué)實(shí)時(shí)仿真，并將導(dǎo)航電文、觀測數(shù)據(jù)等仿真結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送給射頻信號(hào)生成系統(tǒng)，最終生成用戶終端天線接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號(hào)。GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)，包括四大導(dǎo)航系統(tǒng)之間坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換、衛(wèi)星星座軌道仿真、空間環(huán)境仿真以及用戶場景仿真等多項(xiàng)技術(shù)。因此，本書從介紹全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)出發(fā)，對(duì)GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了描述，旨在讓讀者在全面掌握全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真原理的基礎(chǔ)上更好地了解GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)的構(gòu)建流程。同時(shí)，本書結(jié)合自主研發(fā)的GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)給出了具體的仿真實(shí)例，讀者可以結(jié)合仿真實(shí)例利用GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)感興趣的GNSS數(shù)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)研究。
　　本書共分12章，第1章闡述了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基本概念與GNSS數(shù)學(xué)仿真需求；第2章介紹了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)，推導(dǎo)了各坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和各時(shí)間系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；第3章介紹了四大導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星星座的特點(diǎn)，分析了不同衛(wèi)星無攝運(yùn)動(dòng)和受攝運(yùn)動(dòng)下的軌道模型，并給出了衛(wèi)星軌道仿真實(shí)例；第4章描述了歷書數(shù)據(jù)、廣播星歷以及后處理星歷的特點(diǎn)，介紹了四大導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航電文格式與內(nèi)容；第5章介紹了通用的對(duì)流層延遲模型和電離層延遲模型，并給出相應(yīng)的仿真實(shí)例；第6章針對(duì)簡單運(yùn)動(dòng)、車輛運(yùn)動(dòng)、艦船運(yùn)動(dòng)、飛機(jī)運(yùn)動(dòng)以及導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)建立了相應(yīng)的載體運(yùn)動(dòng)模型，并以飛機(jī)運(yùn)動(dòng)為例給出了相應(yīng)的仿真實(shí)例；第7章建立了偽距觀測模型和載波相位觀測模型，并分析了各觀測量的主要誤差來源；第8章介紹了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位原理，分析了觀測方程的線性化模型，并對(duì)常用的定位算法進(jìn)行了研究和仿真分析；第9章介紹了三維可視化的基本原理，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)信息進(jìn)行了三維可視化仿真與分析；第10章介紹了GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)的總體架構(gòu)和各子系統(tǒng)研發(fā)的技術(shù)路線，就系統(tǒng)運(yùn)行的軟件和硬件環(huán)境進(jìn)行了介紹，最后介紹了系統(tǒng)的工作流程和具體的仿真流程；第11章從各子系統(tǒng)的用例設(shè)計(jì)和界面設(shè)計(jì)出發(fā)介紹了GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；第12章從場景設(shè)計(jì)出發(fā)，首先介紹了GNSS數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)中場景的概念及場景的方案設(shè)計(jì)，然后結(jié)合場景設(shè)計(jì)介紹了幾個(gè)典型的仿真實(shí)例。
　　本書的編著是眾多科研人員辛勤勞動(dòng)的結(jié)果，所涉及的研究成果來源于國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題（No.2011AA120505）和國家自然科學(xué)基金課題（No��61173077）的相關(guān)研究成果。其中863課題是我國地球觀測與導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域“十二五”期間先期啟動(dòng)的主題項(xiàng)目——“GNSS多星座互用關(guān)鍵技術(shù)與仿真驗(yàn)證平臺(tái)”的五個(gè)組成課題之一，主題項(xiàng)目由中國伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航有限公司李社軍研究員作為首席科學(xué)家牽頭設(shè)立，其余相關(guān)課題負(fù)責(zé)人有中國電子科技集團(tuán)公司第54研究所王玨主任、上海交通大學(xué)戰(zhàn)興群教授以及中國航天科工信息技術(shù)研究院王千喜主任，他們的相關(guān)工作以及研究成果為本書的內(nèi)容和最終成稿提供了相應(yīng)的支撐，在此表示衷心的感謝。在項(xiàng)目立項(xiàng)以及實(shí)施過程中，“863”領(lǐng)域?qū)＜覘顝?qiáng)文研究員、周建華研究員以及中國航天科工信息技術(shù)研究院孟波研究員、中國電子科技集團(tuán)公司第22研究所曹沖研究員、清華大學(xué)過靜珺教授、中科院天文臺(tái)施滸立研究員、北京大學(xué)朱柏承教授、中科院光電所袁洪研究員對(duì)本課題的總體方案提出了很多建設(shè)性的意見和很好的實(shí)施建議，在此一并表示感謝。本書的出版同時(shí)得到了航天科技圖書出版基金的資助。
　　許承東教授作為主編編制了本書的大綱，起草了書稿的章節(jié)編排及初稿，并全程指導(dǎo)了書稿的編寫。李懷建老師參與了系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)和部分系統(tǒng)的開發(fā),并對(duì)文稿內(nèi)容提出了修改建議。張鵬飛博士為全書的統(tǒng)稿付出了辛勤的勞動(dòng)。本書第1章宋丹和李劍參編，第2章范國超參編，第3章宋丹和蔡熙參編，第4章張鵬飛參編，第5章李劍和李冬梅參編，第6章李赫編寫，第7章張鵬飛編寫，第8章宋丹編寫，第9章蔡熙編寫，第10章張鵬飛編寫，第11章宋丹編寫，第12章張鵬飛、宋丹和李赫參編。感謝出現(xiàn)在本書參考文獻(xiàn)中的各個(gè)專著和論文的作者，你們的工作給本書的編著提供了大量的素材，為本書的完成奠定了基礎(chǔ)。
　　由于作者水平有限，書中難免出現(xiàn)不妥甚至錯(cuò)誤之處，真誠希望廣大讀者批評(píng)指正。
　　許承東
　　2013年11月30日