目前全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）在軌運行的有四大系統(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)星導航系統(tǒng)（BDS）。Galileo系統(tǒng)的建設尚屬于起步階段，中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)也剛剛進入?yún)^(qū)域性部署向全球定位轉(zhuǎn)換的關鍵階段。GNSS信號模擬器的研制可以為系統(tǒng)建設和系統(tǒng)性能驗證提供實驗數(shù)據(jù)支撐。同時，GNSS信號模擬器作為衛(wèi)星導航終端產(chǎn)品功能和性能測試的重要儀器，可以解決外場真實環(huán)境下測試費時、費力、費錢且無法提供定量受控的試驗驗證環(huán)境的問題。
　　GNSS信號模擬器是由數(shù)學仿真系統(tǒng)和射頻信號生成系統(tǒng)組成的。數(shù)學仿真系統(tǒng)完成衛(wèi)星導航信號的數(shù)學實時仿真，并將導航電文、觀測數(shù)據(jù)等仿真結果實時發(fā)送給射頻信號生成系統(tǒng)，最終生成用戶終端天線接收到的衛(wèi)星導航射頻信號。GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)的設計涉及整個導航系統(tǒng)的基礎理論和技術，包括四大導航系統(tǒng)之間坐標系統(tǒng)和時間系統(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技術。因此，本書從介紹全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎理論和技術出發(fā)，對GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)的具體設計與實現(xiàn)進行了描述，旨在讓讀者在全面掌握全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)數(shù)學仿真原理的基礎上更好地了解GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)的構建流程。同時，本書結合自主研發(fā)的GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)給出了具體的仿真實例，讀者可以結合仿真實例利用GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)進行相關感興趣的GNSS數(shù)學仿真實驗研究。
　　本書共分12章，第1章闡述了衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基本概念與GNSS數(shù)學仿真需求；第2章介紹了衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用的坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)，推導了各坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關系和各時間系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關系；第3章介紹了四大導航系統(tǒng)衛(wèi)星星座的特點，分析了不同衛(wèi)星無攝運動和受攝運動下的軌道模型，并給出了衛(wèi)星軌道仿真實例；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，介紹了四大導航系統(tǒng)的導航電文格式與內(nèi)容；第5章介紹了通用的對流層延遲模型和電離層延遲模型，并給出相應的仿真實例；第6章針對簡單運動、車輛運動、艦船運動、飛機運動以及導彈運動建立了相應的載體運動模型，并以飛機運動為例給出了相應的仿真實例；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)星導航系統(tǒng)定位原理，分析了觀測方程的線性化模型，并對常用的定位算法進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，對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的相關信息進行了三維可視化仿真與分析；第10章介紹了GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)的總體架構和各子系統(tǒng)研發(fā)的技術路線，就系統(tǒng)運行的軟件和硬件環(huán)境進行了介紹，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)的用例設計和界面設計出發(fā)介紹了GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)；第12章從場景設計出發(fā)，首先介紹了GNSS數(shù)學仿真系統(tǒng)中場景的概念及場景的方案設計，然后結合場景設計介紹了幾個典型的仿真實例。
　　本書的編著是眾多科研人員辛勤勞動的結果，所涉及的研究成果來源于國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)課題（No.2011AA120505）和國家自然科學基金課題（No��61173077）的相關研究成果。其中863課題是我國地球觀測與導航技術領域“十二五”期間先期啟動的主題項目——“GNSS多星座互用關鍵技術與仿真驗證平臺”的五個組成課題之一，主題項目由中國伽利略衛(wèi)星導航有限公司李社軍研究員作為首席科學家牽頭設立，其余相關課題負責人有中國電子科技集團公司第54研究所王玨主任、上海交通大學戰(zhàn)興群教授以及中國航天科工信息技術研究院王千喜主任，他們的相關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的支撐，在此表示衷心的感謝。在項目立項以及實施過程中，“863”領域?qū)＜覘顝娢难芯繂T、周建華研究員以及中國航天科工信息技術研究院孟波研究員、中國電子科技集團公司第22研究所曹沖研究員、清華大學過靜珺教授、中科院天文臺施滸立研究員、北京大學朱柏承教授、中科院光電所袁洪研究員對本課題的總體方案提出了很多建設性的意見和很好的實施建議，在此一并表示感謝。本書的出版同時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，并全程指導了書稿的編寫。李懷建老師參與了系統(tǒng)的總體方案設計和部分系統(tǒng)的開發(fā),并對文稿內(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。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)在本書參考文獻中的各個專著和論文的作者，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。
　　由于作者水平有限，書中難免出現(xiàn)不妥甚至錯誤之處，真誠希望廣大讀者批評指正。
　　許承東
　　2013年11月30日