随着经济及现代科技的快速发展,高精度GPS定位已成为智能机器人精确导航、精准农业、地图测绘以及灾害监测等领域的重要应用之一。在人们生产、生活、科研等活动中,GPS精确定位系统的研究及应用备受关注。目前,GPS定位精度较高的方法有GPS伪距差分定位方法、GPS载波相位差分定位方法等,其中,GPS载波相位差分定位方法因其定位精度高、全天候、可移动等优点倍受人们的青睐。但由于目前GPS载波相位差分定位系统几乎都需要提前获取基站精确三维坐标,才能进行高精度差分定位。而基站精确坐标通常需长时间甚至一天的静态观测方可获得,故导致移动站无法快速进入高精度差分定位,使得GPS载波相位差分定位系统的推广应用受到了极大的限制。为了满足精准农业、智能无人机等领域快速高精度定位需求,本文在对单基站差分定位系统研究基础上提出了一种基于GPS多点差分的相对位置定位系统设计思路,并完成了软硬件的开发与实现,同时对其进行了实验验证。实验结果表明,本定位系统不仅有效提高了GPS差分定位的水平定位精度,而且因无需基站精确坐标,使其具有定位速度快、应用方便等优点,能够基本满足部分领域的高精度定位要求,具备推广应用的价值。本文首先通过分析和总结GPS定位系统及数据处理等基本理论,进而提出基于GPS多点差分的相对位置定位系统设计方案,同时对传统的载波相位双差模型进行了改进。针对双差改进模型的求解,采用了误差转移最小二乘法、LAMBDA搜索法等实时解算方法,并对其平差模型进行了求解实验。在误差处理方面,分析了随机误差、多路径效应、周跳等误差来源,并给出了相应的处理方法,其中,重点对周跳探测及修复方法进行了实验。其次,针对本定位系统设计方案,构建了硬件平台,其中包括组建GPS小型基站及移动站,对GPS接收机模块及天线进行选型,设计GPS数据预处理模块及定位解算模块等硬件;同时为了确保差分数据的有效传输,设计本定位系统的数据链路,并对其进行了验证。最后,基于系统硬件平台、数据链路以及双差改进模型,结合软件设计基本原则,设计各功能模块的软件,并对移动站相对位置定位进行了静态实时解算实验。