北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，BDS）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务（Positioning Navigation and Timing，PNT）的国家重要空间基础设施。北斗卫星导航系统是目前国际上首个提供全星座三频信号服务的系统。三频信号相比单频或双频信号，能够为用户提供更多的观测冗余信息和更灵活的处理方法，在数据的质量控制和导航定位等方面都具有更大的优势。长期以来，卫星定位数据处理的理论和模型都是以GPS（Global Positioning System，GPS）双频观测为基础建立的，难以满足BDS三频高精度数据处理的需求，尤其在周跳探测和随机模型优化等精密定位的重要环节上，仍存在诸多问题值得深入研究和解决。
　　本论文在构建BDS最优三频线性组合的基础上，围绕B DS三频周跳探测及随机模型优化问题展开研究，通过丰富的BDS实测数据试验，比较分析不同数据处理模式和检验方法下的定位性能。本文的创新点和主要研究内容如下：
　　1.从BDS三频最优组合指标参数的几何关系出发，引入一个指标参数的综合影响因子，构建了不同观测条件下的最优整系数组合；提出了顾及最小噪声约束的最优无电离层组合实系数估计方法，使优选过程不受频率个数的限制。提出了BDS三频伪距/载波相位组合优选的几何解析法，简化了优选模型。
　　2.提出三频无几何无电离层（Geometry and Ionospheric Free，GIF）组合联合历元间二次差分的无几何（Geometry Free，GF）载波相位组合的周跳探测法，该方法消弱了电离层影响且充分考虑不敏感周跳的特性，能有效降低周跳的漏检，适于电离层活跃期（区）和高噪声水平等不良观测环境下的周跳探测。为减少经验阈值不准确引起的周跳漏检和误检，提出一种自适应阈值的周跳探测方法来提高周跳探测的整体性能。实验结果表明，这两种方法有效可行，显著降低了周跳的漏检和误检，提高了周跳探测的可靠性。
　　3.BDS非GEO卫星的MW（Melbourne-Wübbena）组合存在与高度角强相关的系统性偏差，针对其引起的周跳检验不可靠问题，提出高度角指数滤波模型，该模型的周跳检验量具有更好的探测性能。实验结果表明，该模型大大降低了MW组合周跳探测时的漏检和误检。
　　4.基于无几何无电离层伪距/载波相位组合，为顾及多路径效应的影响且能较灵敏地跟踪伪距组合噪声的变化，提出通过衰减记忆法限定窗口滑动，对顾及观测值交叉相关性的伪距随机模型进行实时建模。实验结果表明，该模型能准确估计历元更新的不同频率伪距方差-协方差阵。
　　5.为解决无法实时估计载波相位方差-协方差的问题，引入相位/伪距方差比例因子，基于载波相位无几何无电离层组合GIFΦ，估计历元更新的载波相位观测量方差。为准确计算载波相位频点间的交叉相关系数，构建哈达马积的相位/伪距方差-协方差比例因子阵，基于载波相位无几何组合GF，对顾及观测值交叉相关性的载波相位随机模型进行实时建模。实验结果表明，该模型能准确估计历元更新的不同频率载波相位方差-协方差阵。
　　6.基于iGMAS提供的精密星历和实测的BDS数据进行精密单点定位试验与性能分析，以验证优化的随机模型对BDS精密单点定位结果的影响。通过6个测站的数据结果表明：基于本文提出的随机模型相比传统随机模型的动态精密单点定位精度在N、E、U三个方向上平均提高了10%以上；静态PPP定位精度在N和E方向上平均提高了10%左右。