卫星导航地面系统在设计、建设阶段均需要仿真验证测试各分系统间功能性能及接口的正确性、均衡性和匹配性；维护操作人员也需要一个仿真平台开展近实景训练。因此，该书从上述两方面出发，详细阐述了地面运行控制系统主要业务的仿真测试理论与方法，以及利用仿真系统对地面操作人员进行训练与考核的方法。全书主要内容包括：全球卫星导航系统的地面段、卫星导航仿真建模与测试评估原理、卫星无线电导航业务（RNSS）仿真测试方法、卫星无线电测定业务（RDSS）仿真测试方法、卫星导航系统管理与控制业务仿真测试方法、信息接口连通性测试方法、GPS模拟训练系统及其在人员培训中的应用以及一种北斗地面运行控制系统模拟训练方法等。

《卫星导航地面运行控制系统仿真测试与模拟训练技术》可作为从事卫星导航系统及其地面管理与控制工作者和工程师的工具书，以及卫星导航领域相关专业科技人员的参考书。

郭熙业，1981年9月生．2010年获国防科学技术大学仪器科学与技术专业博士学位，现任国防科技大学智能科学学院副研究员。主持承担中国第二代卫星导航系统重大专项、北斗三号卫星工程、国防科技创新特区项目等重大科技项目10余项。获军队科学技术进步奖一等奖1项、中国仪器仪表学会科学技术奖1项，卫星导航定位科学技术奖一等奖1项。在国内外学术期刊和国际会议发表学术论文30余篇，获国家发明专利15项、软件著作权1项。

胡梅，1982年10月生，2004年本科毕业于华中科技大学控制科学与工程系测控技术与仪器专业，2010年获清华大学自动化系控制科学与工程学科工学博士学位，现任国防科技大学副教授。主要研究方向为空间仪器工程。主持和参与了国家自然科学基金、科技委前沿创新专项、国家重大专项、国防预研等科研项目10余项。发表学术论文20余篇，获国家发明专利17项。2013年获中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖，2015年获卫星导航定位科学技术奖一等奖，2018年获军队科学技术进步奖一等奖。

黄文德，1981年9月生，研究员。2011年获国防科学技术大学控制科学与工程专业博士学位后留校任教，2015年至2018年在中国科学院上海天文台从事博士后研究工作。2005年至2010年作为技术骨干参与北斗二号地面运控系统模拟测试系统研制，2011年作为技术负责人参与地面运控信息处理系统第三方测评相关工作，2012年后主持或作为技术负责人参与中国第二代卫星导航系统重大专项、北斗三号试验卫星工程等项目5项。作为技术骨干参与国家“973”计划、国家“863”计划及国家重点研发计划等项目10余项，获中国博士后科学基金面上项目一等资助。获军队科学技术进步奖一等奖1项、三等奖2项，卫星导航定位科学技术奖一等奖1项，空军某部优秀成果二等奖1项。在国内外学术期刊和国际会议发表学术论文50余篇，出版专著2部、教材2部，获国家发明专利8项。

第1章 绪论

1．1 全球卫星导航系统地面段概述

1．1．1 美国GPS的地面控制段

1．1．2 俄罗斯GLONASS的地面段

1．1．3 欧盟Galileo系统的地面段

1．1．4 中国北斗地面运控系统概述

1．2 地面段主要功能及运行维护特点分析

1．2．1 地面段主要功能特点分析

1．2．2 地面段运行维护特点分析

1．3 地面段仿真测试与模拟训练需求分析

1．3．1 仿真测试需求分析

1．3．2 模拟训练需求分析

1．4 地面段仿真测试与模拟训练发展现状

1．4．1 卫星导航地面段仿真测试发展现状

1．4．2 地面操作人员培训发展现状

参考文献

第2章 卫星导航仿真建模与测试评估原理

2．1 卫星导航数学建模与仿真原理

2．1．1 建模对象和仿真任务

2．1．2 数学模型的统一描述

2．1．3 仿真模型体系的构建

2．2 仿真模型的有效性验证方法

2．2．1 模型有效性验证的必要性

2．2．2 模型有效性验证的方法

2．3 系统测试与评估原理

2．3．1 仿真数据驱动的“黑盒”测试法

2．3．2 系统自动化测试方法

2．3．3 试验统计通用评估方法

2．3．4 面向业务的专用评估方法

2．3．5 专业测试与评估的工具

参考文献

第3章 RNSS仿真测试方法

3．1 RNSS主要业务及其测试需求概述

3．1．1 精密定轨业务

3．1．2 时间同步业务

3．1．3 电离层延迟解算业务

3．1．4 RNSS测试需求

3．2 RNSS测试数据仿真方法

3．2．1 基础数据仿真

3．2．2 观测数据仿真

3．2．3 系统误差仿真

3．3 RNSS测试数据驱动方法

3．3．1 仿真场景的构成

3．3．2 仿真数据驱动方法

3．4 虚实结合的测试方法

3．4．1 虚实结合测试技术

3．4．2 在星间组网测试中的应用

3．5 RNSS评估方法

3．5．1 时间同步业务评估方法

3．5．2 精密定轨业务评估方法

3．5．3 星历与钟差预报业务评估方法

3．5．4 电离层延迟处理业务测试与评估

3．5．5 广域差分业务测试与评估

3．5．6 自主导航业务测试与评估

参考文献

第4章 RDSS仿真测试方法

4．1 RDSS主要业务及其测试需求概述

4．1．1 RDSS定位

4．1．2 RDSS授时

……

第5章 管理与控制业务仿真测试方法

第6章 系统接口协议及信息连通性测试方法

第7章 GPS模拟训练系统及其在人员培训中的应用

第8章 一种北斗地面运控系统模拟训练方法

缩略语

卫星导航系统的地面运行控制系统是整个系统运行管理与控制以及导航业务处理的核心部分。一般由分布在一国境内（如中国北斗卫星导航系统（BDS）、俄罗斯全球卫星导航系统（GLONASS））、区域内（如欧盟Galileo系统）或全球范围内（如美国全球定位系统（GPS））的地面站组成。按照功能划分，地面运行控制系统又可分为主控站、注入站和监测站。地面运行控制系统集测量、通信、处理、管理、控制和监测等功能于一体，是空间段保持健康运行，用户段获得定位、导航与授时（PNT）服务的关键部位，其重要性和复杂性不言而喻。

毋庸置疑，卫星导航系统的准确性、完好性、连续性和可用性，在很大程度上是训练有素的地面操作人员利用可靠的地面运行控制系统管理卫星星座的结果。因此，可靠的地面运行控制系统和训练有素的操作人员，是卫星导航系统能够提供正常导航服务的两个关键要素。本书从如何确保地面运行控制系统的可靠性和如何快速提高操作人员的能力素质两方面出发，详细阐述地面运行控制系统主要业务的仿真测试理论与方法，以及利用仿真系统对地面操作人员进行训练与考核的方法。

在系统业务方面，地面运行控制系统通过对数十颗卫星、数十个地面站、成百上千个核心设备的管理调度和运行控制，综合利用星地、站间、星间、激光等观测信息和相关数据，进行卫星轨道和钟差测定与预报、电离层延迟处理与外推，形成轨道、钟差和电离层等产品。然后，将轨道、钟差和电离层等产品以导航电文的形式上注给卫星，卫星再播发给用户进行导航定位。用户定位的精度受轨道、钟差、电离层等产品处理精度的影响很大。因此，确保地面运行控制系统能够按照设计的功能和指标要求正常工作和提供服务，是卫星导航系统投入使用之前最重要和最关键的任务之一。而这一任务的完成，显然应该在空间段卫星发射人轨前开展研制与建设。实践证明，综合利用卫星导航系统理论与方法、数学建模理论与方法以及计算机仿真技术，为地面运行控制系统搭建仿真测试环境，是解决地面运行控制系统测试与评估最经济且有效的手段。

在人员培训方面，训练有素的地面操作人员是地面运行控制系统科学、合理、有效地管理调度和运行维护的主体。地面运行控制系统具有系统组成复杂、设备种类繁多、设备数量巨大等特点。系统或设备出现故障或异常情况在所难免。因此，为了确保系统能从故障或异常情况中恢复，往往需要对硬件进行维修、替换，对软件进行更改、升级等操作。这就要求地面操作人员具备日常操作、故障排查、异常告警、设备维修与替换、软件维护与更新等技能。这些技能必须经过严格的培训才能获得。如果直接在真实环境中进行试验验证和人员培训，除了耗费巨大的系统资源外，还可能存在巨大的风险。尤其在系统开通运行后，由于连续运行不间断的要求，系统所属设备技术状态要求固化，技术参数的调整等技术状态变更需严格按照操作规程和相关规定执行，客观上不允许对在线系统设备的技术状态进行随意调整和模拟操作。因此，人员培训迫切需要通过模拟训练系统来进行。采用高保真模拟训练系统既可以保证培训人员对操作环境的一致性要求，又可以避免由于操作失误产生的巨大风险。

全书共分8章，融入了近年来作者及其团队突破的一批北斗卫星导航系统级测试与评估关键技术，包括卫星导航数学建模与仿真方法、仿真模型的有效性验证方法、虚实结合的仿真测试方法、面向协议测试的通用接口仿真方法、复杂仿真系统的开放式体系架构设计方法等。除第1章绪论外，其余可分为两大部分：地面运行控制系统的仿真测试技术和用于地面运行控制系统人员培训的模拟训练技术。

第1章是全书的基础。首先对全球主要卫星导航系统，即对美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo系统、中国BDS的地面运行控制系统进行概述。在此基础上，总结地面运行控制系统主要功能及运行维护特点，提出地面运行控制系统仿真测试与模拟训练需求。最后介绍地面运行控制系统仿真测试与人员培训的发展现状。

第一部分包括第2章至第6章，主要阐述卫星导航系统地面运行控制系统的仿真测试技术。第2章是这一部分的基础，主要介绍卫星导航仿真建模与测试评估的基本原理与方法，提出卫星导航数学建模与仿真的方法和仿真模型的有效性验证方法。第3章至第5章分别针对地面运行控制系统的卫星无线电导航业务（RNSS）、卫星无线电测定业务（RDSS）、系统管理与控制业务三大主要业务的仿真测试问题，首先从信息处理的角度，简要介绍各个业务的主要功能及其测试需求，然后依照测试数据的仿真方法、测试数据的驱动方法、主要业务的测试与评估方法的顺序展开论述，力求将地面运行控制系统的仿真测试理论和方法完整地展现给读者。第6章重点关注系统信息接口协议及其连通性的测试问题，提出接口信息的自动化编辑方法、信息接口连通性测试方法以及接口协议的正确性、一致性、连续性和容错性等测试评估方法。