自2012年北斗卫星导航区域系统(BDS)正式提供服务以来,基于北斗的实时、高精度定位逐步成为了国内外GNSS应用领域的研究热点。在“中国科学院国防科技创新重点部署项目”的支持下,中国科学院国家授时中心开展了“北斗广域实时差分系统”的研究,建立了以实时轨道修正、钟差修正和实时精密单点定位等核心技术的北斗广域实时分米级定位系统,对北斗卫星导航系统的应用推广产生了重大的影响。北斗广域实时差分系统是在广域差分定位技术的基础上,利用全国分布的少量地面跟踪站,通过对BDS观测量的误差源加以区分,并对它们分别“模型化”,然后将计算出来的轨道与卫星钟差修正值通过转发式GEO卫星转发给用户,以改正用户BDS接收机的观测误差,削弱这些误差源影响改善用户实时定位精度的分米级差分定位系统。利用国内分布的部分iGMAS观测站和国家授时中心自建站的实时数据流,本文实现了基于BDS的实时精密定轨与预报技术、精密钟差确定与预报技术,对比分析了轨道和钟差产品精度;深入研究了差分电文的生成与发播、北斗用户终端实时精密单点定位技术等关键问题;研制完成了一套可在Windows和Android操作系统下运行的精密定位软件和基于Android平台的精密定位终端。本文的主要研究成果包括:(1)阐述了精密单点定位的基本理论,包括BDS非差观测值观测方程及其线性组合,详细分析了BDS精密定位中不同类型误差的特性及其改正方法和限制实时精密单点定位的主要因素。(2)研究了北斗实时精密定轨与预报技术、精密钟差确定与预报技术的方法。比较分析了实时轨道和钟差产品的性能,利用亚太区域13个跟踪站的原始观测数据,生成的轨道产品精度可达到GEO卫星2米,IGSO/MEO卫星0.3米,时钟产品精度可达到GEO卫星1.0纳秒,IGSO/MEO卫星0.5纳秒。(3)研究了RTCM标准差分协议,结合“北斗广域实时差分系统”利用有限卫星资源通过C波段播发差分产品的特点,定义了BDS SSR类RTCM标准,设计了BDS RTCM SSR电文,综合分析比较了电文性能,实现了GEO卫星覆盖区域内的广域差分修正信息的收发与解析。(4)研究了BDS广域实时精密单点定位算法,提出了两种方案来探测与修复跳秒,提高跳秒的修复成功率;当发生多路径跳变时,提出了一种高效的多路径计算方法:采用当前历元的绝对多路径值覆盖窗口中所有历元的绝对多路径值,使用这些新值进行下一个历元的计算,提高了计算的可靠性。(5)基于上述研究研制了实时PPP软件,使用双频接收机在全国范围内试点开展了BDS广域实时精密单点定位静态和动态试验,实时静态定位的水平方向优于0.3米、高程方向优于0.5米;实时动态定位的水平方向优于0.4米、高程方向优于0.9米。(6)研制了基于Android平台的精密定位接收机,研究了Android平台下BDS定位方法,实现了基于Android平台的BDS实时广域精密定位技术和实时地图匹配,提出了一种移动导航定位新终端的设计方法。