GPS卫星信号模拟器是一种可以产生高精度标准GPS卫星导航模拟信号的仿真信号源,本文以GPS卫星信号模拟器软件的开发为背景,着重对软件需求及开发过程中涉及的关键问题进行了研究。论文针对美国研制的GPS卫星导航系统,研究与之对应的GPS卫星信号导航模拟器软件。根据GPS典型信号特征及典型GPS卫星信号模拟器应用需求,在GPS信号模拟器基础上,依据软件工程中对软件需求的分析方法及设计模式典型思路进行上位机软件架构设计,提出了将一次模拟仿真过程视为一个“工程”的设计思路,实现了对模拟器软件仿真数据的回溯及开发机制。针对GPS系统特点,根据模拟器对伪随机码性能的要求设计了基于FPGA与DSP的嵌入式软件模块,基于TI公司6000系列DSP芯片与Altera公司的Cyclone III系列FPGA提出并设计了基于DDS的码NCO数字逻辑与控制逻辑,完成了部分软件的编码实现,验证了软件需求的正确性和软件设计的合理性。利用正圆形锥投影法,对卫星信号模拟器最常使用的坐标系问题,进行算法研究,建立了空间坐标到投影坐标的转换模型,验证了地心地固坐标系到经纬度坐标系在模拟器软件中使用的正确性。针对GPS使用的时间系统进行研究,建立了UTC时间到GPS时间的转换模型。论文提出了GPS卫星信号模拟器软件中重要的误差模型,并依据模拟器的信号特点研究了这些模型的适用范围和使用方法。依据多普勒频偏定义,提出采用含有加速度、加加速度的径向变速运动轨迹模型,对多普勒频偏对动态卫星信号的影响进行推算,得出基于该运动轨迹模型的射频信号及中频信号模型,完成了利用距离差计算相位差从而实现了高动态模拟,使用该模型进行高动态仿真运算,基于32bit处理器,理论上能够实现动态数字频率控制步进达到1/322精度。