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精密單點(diǎn)定位(precise point positioning, PPP)技術(shù)能夠在全球區(qū)域獲取用戶在國際地球參考框架下的精確三維坐標(biāo)，打破了以往只能夠使用差分定位技術(shù)才能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位的局面，是繼RTK/NRTK技術(shù)之后出現(xiàn)的又一次技術(shù)革命。論文旨在構(gòu)建實(shí)時(shí)GNSS PPP服務(wù)系統(tǒng)，圍繞GNSS衛(wèi)星鐘差估計(jì)、多系統(tǒng)融合PPP、衛(wèi)星姿態(tài)、GPS未校準(zhǔn)相位延遲(uncalibrated phase delays, UPD)估計(jì)、PPP模糊度固定等展開研究，為用戶獲取實(shí)時(shí)、高精度和高可靠性的GNSS PPP服務(wù)奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。本文的主要工作和貢獻(xiàn)如下：

(1) 基于單觀測(cè)值迭代Kalman濾波和并行OpenMP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了GNSS鐘差快速估計(jì)，解決了鐘差非差模型的矩陣求逆和濾波協(xié)方差更新耗時(shí)等問題，并研究軌道徑向、切向和法向誤差對(duì)GNSS衛(wèi)星鐘差估計(jì)的影響。利用43個(gè)測(cè)站的多系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)在8線程單節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了10 s以內(nèi)更新率的4系統(tǒng)衛(wèi)星鐘差估計(jì)，且軌道徑向誤差基本被鐘差吸收，特別是BDS GEO衛(wèi)星和IGSO衛(wèi)星，與軌道法向誤差不同，軌道切向方向的常數(shù)誤差會(huì)造成鐘差誤差積累。

(2) 從雙頻無電離層組合和非差非組合PPP模型出發(fā)，詳細(xì)推導(dǎo)了三頻非組合GNSS PPP數(shù)學(xué)模型，從待估參數(shù)的含義和模型的自由度等方面對(duì)上述3種PPP模型進(jìn)行了對(duì)比，并利用多系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合的作用。結(jié)果表明，相位硬件延遲的時(shí)變部分導(dǎo)致三頻PPP相位觀測(cè)值殘差異常，忽略GPS衛(wèi)星相位硬件延遲的時(shí)變部分會(huì)明顯降低三頻PPP定位精度，而由于Galileo和BDS衛(wèi)星的相位硬件延遲的時(shí)變部分?jǐn)?shù)值較小，其影響被觀測(cè)值殘差和未建模殘余誤差掩蓋。

(3) 利用現(xiàn)有的GNSS衛(wèi)星經(jīng)驗(yàn)姿態(tài)模型，詳細(xì)分析了GPS IIR/IIF、GLONASS-M、Galileo和BDS衛(wèi)星姿態(tài)對(duì)單系統(tǒng)和多系統(tǒng)PPP定位精度的影響。結(jié)果表明，衛(wèi)星姿態(tài)對(duì)PPP定位精度的影響與衛(wèi)星天線相位偏差數(shù)值大小、名義偏航角與實(shí)際偏航角之差、機(jī)動(dòng)持續(xù)時(shí)間、太陽高度角、衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素相關(guān)。當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入姿態(tài)異常時(shí)期時(shí)，若用戶采用的衛(wèi)星姿態(tài)與實(shí)際姿態(tài)或者軌道/鐘差含有的姿態(tài)信息不符時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重降低PPP定位精度和可靠性，特別是單系統(tǒng)動(dòng)態(tài)PPP。

(4) 從非差模糊度失去整數(shù)特性的原因及其恢復(fù)整數(shù)特性的可行性出發(fā)，利用S基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換嚴(yán)格推導(dǎo)了UPD觀測(cè)方程的基準(zhǔn)選取及可估參數(shù)含義，最后利用81個(gè)測(cè)站實(shí)現(xiàn)了GPS寬巷和窄巷UPD的快速估計(jì)。結(jié)果表明，論文生成的寬巷UPD產(chǎn)品與國際已有機(jī)構(gòu)發(fā)布的產(chǎn)品具有較優(yōu)的一致性，服務(wù)端GPS寬巷模糊度固定率和窄巷模糊度固定率均值分別為84.33%和89.83%(刪除了寬巷模糊度未能固定的窄巷模糊度方程)，且估計(jì)的寬巷和窄巷UPD短時(shí)間內(nèi)較為穩(wěn)定。

(5) 基于上述章節(jié)內(nèi)容構(gòu)建實(shí)時(shí)多系統(tǒng)PPP服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用所有GNSS觀測(cè)值信息并固定GPS衛(wèi)星模糊度，實(shí)現(xiàn)了IGS測(cè)站水平方向±1 cm、高程±5 cm左右的定位精度，并詳細(xì)分析了偽距觀測(cè)噪聲和PPP模型強(qiáng)度對(duì)寬巷模糊度和窄巷模糊度固定率的影響。結(jié)果表明，模糊度固定后，測(cè)站N/E/U方向定位精度均呈現(xiàn)不同程度的改善，多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合能夠提高動(dòng)態(tài)PPP模型的模糊度固定率，相比GPS單系統(tǒng)而言，GPS模糊度固定對(duì)定位精度的改善作用隨著多系統(tǒng)觀測(cè)值的引入而隨之降低。