全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)单历元定位具有无需探测周跳的优势,特别适用于周跳容易发生的动态测量、变形监测等领域,但单历元定位存在着模糊度固定成功率不高、定位精度有待进一步提高等问题,因此,研究高精度单历元定位数据处理理论与方法具有重要意义。本文通过对双频数据附加约束条件或者利用三频数据来提高单历元模糊度固定的成功率,增强定位的可靠性;通过选择合适的延拓方式,采用窗口小波去噪来提高动态单历元定位精度。主要研究内容如下:1.单历元定位无论是采用搜索算法还是直接算法,都需要较高精度的先验坐标,本文首先对比了 GPS伪距单历元定位、BDS伪距单历元定位、GPS联合BDS伪距单历元定位的定位精度,实验表明,无论是基于静态还是动态观测,双系统伪距单历元定位精度均最优,点位误差的RMS值分别为0.51m(动态)和0.47m(静态)。2.分析了基于搜索算法的常规单历元定位算法。针对单频及双频观测数据,采用阻尼LAMBDA方法固定模糊度;对于三频数据,在TCAR算法的基础上,提出了采用伪距差分定位结果直接解算超宽巷模糊度的算法,该算法避免了伪距观测值丢失时,无法计算超宽巷模糊度的情况,并且伪距差分的结果综合利用了所有卫星的观测数据,受某颗观测质量不高的卫星影响较小。实验算例表明,在有BDS三频数据参与解算时,模糊度固定成功率达100%,采用双系统定位时,由于可用卫星数增多,可解算的历元数增加,这在动态定位的模糊度解算中是极为有利的。3.针对常规单历元算法模糊度固定成功率不高的情况,研究了附加约束条件的动态单历元定位算法。针对实际情况不同,约束可分为两类,一类是接收机沿类似火车轨道这类固定轨迹运动时,可构造空间直线约束条件;另一类是当仅考虑平面内的运动时,可建立平面线形约束或者坡度约束。实验算例表明,附加约束条件可以一定程度提高模糊度固定成功率,如采用常规方法解算时,模糊度固定成功率为95.87%;当采用三维空间直线约束时,赋予约束强度为2.9 cm时,模糊度固定成功率达到了 100%;当采用二维平面线形约束时,赋予约束强度为2.3 cm时,模糊度固定成功率达到了97.46%;对于坡度约束,赋予约束强度为2.3cm时,模糊度固定成功率达到了 99.05%。4.针对直接算法难以在动态定位中应用的情况,研究了附加约束条件的动态单历元直接算法。直接算法需要较高精度的先验坐标,在约束条件达到足够精度时,附有约束条件的伪距差分定位精度有望满足直接解算宽巷模糊度的需求,然后解算原始模糊度。在利用三频观测值时,依次直接解算超宽巷模糊度、宽巷模糊度、原始模糊度。对于三频静态观测数据,由于噪声较小,无需任何约束,采用直接算法固定模糊度,其成功率可达99.96%。与搜索算法相比,虽然其成功率较低,但其计算效率至少提升了 30%。5.为提高动态单历元定位精度,研究利用窗口小波去噪的高精度动态单历元定位算法。通过滑动窗口小波,对当前历元的双差观测值残差进行去噪,利用去噪后的干净观测数据进行解算,最终达到提高定位精度的目的,而窗口小波中端部效应是通过选择合适的延拓方式对数据延拓来进行控制。实验算例表明,采用对称延拓或者0阶延拓对端部效应有较好的改善,与小波后处理结果较为一致。与常规单历元定位结果相比,在平面方向上精度提高了 15%左右,在高程方向上精度提高了 22%左右。