本文将GNSS网定义为与GNSS卫星相关的跟踪测量网络,包括静态或动态跟踪站(接收机)对卫星的测量、GNSS卫星之间的(双向)测量以及卫星与锚固站(或其他测量设备)的(双向)测量。通过数据处理,(精确地)确定卫星和测站的相对位置和时间——定轨、定位和时间同步,对GNSS自身及各种科学与工程应用都具有重要意义。本文针对观测量和卫星轨道建模、整数模糊度解算、大规模网解算以及包含星间链路、移动监测站的复杂GNSS网的数据处理等关键技术开展研究,主要贡献包括:(1)针对北斗(BDS)卫星天线相位中心在轨标定问题,提出联合处理BDS和GPS数据并将GPS卫星轨道和钟差固定于精确值,进行BDS卫星PCO解算的―一步法‖数据处理策略。基于获得的PCO估值,IGSO和MEO卫星轨道精度分别提高了10.5%和70.5%。(2)针对北斗卫星伪距的星端多径(SIMP)问题,提出应以天底角为自变量进行建模,并分别构建了MEO和IGSO两类卫星的改正模型。经SIMP改正之后,卫星宽巷FCB估值的质量显著提高,在只对非GEO卫星的双差模糊度进行固定的情况下,相对定位精度也明显提高。(3)针对网解的整数模糊度解算问题,将顾及模糊度整数性质的GNSS网解抽象为广义混合整数最优化问题,其中―整数‖定义为整数的线性组合。基于秩亏网平差理论,指出星间单差或非差模糊度参数是否具有整数性质取决于选用的用于消除秩亏的基准。提出一种改进的非差模糊度固定算法,基于该算法的网解数据处理流程与基于双差模糊度固定算法的数据处理流程非常相似。(4)提出进行星间单差整数模糊度解算的理论和方法。开展GPS网和多GNSS(GPS/Galileo/BDS)网的解算实验,验证了该方法同样可以生成整数钟差。将基于模糊度固定的GNSS网解统一表示成带约束条件的最小二乘估计问题。指出,就网解的精度而言,本文提出的星间单差整数模糊度解算方法与已有的双差和非差方法具有理论等价性。(5)顾及子网解的平差基准差异,提出基于分区平差原理解算GNSS卫星钟差的方法。该方法可解决多GNSS钟差解算时测站数量与计算效率的矛盾,通过综合多个子网解的结果提高钟差解算精度。(6)提出在精密单点定位基础上进行星间单差模糊度固定生成载波伪距的方法。基于带约束条件的平差模型指出不同方法生成的载波伪距应用于整网解与原始数据整网解具有理论等效性。(7)针对北斗三号(BDS-3)星间链路的定轨和时间同步问题,提出时间窗概念,用分段多项式表示卫星钟差,构建了可用于同时和非同时观测数据的通用观测模型。基于该模型,无需进行历元归化和构造无几何组合或无钟差组合观测量,可直接处理原始单程星间伪距数据实现多种模式的定轨和时间同步,包括:(1)单独使用星间观测数据,(2)联合处理星间和锚固站测距数据,(3)联合处理监测站和星间观测数据,(4)联合处理监测站、锚固站和星间观测数据。其中模式(3)(和(4))还可同时解算星间链路(和锚固站)设备的硬件时延偏差。基于BDS-3星间链路数据的实验验证和展示了上述方法的实际可行性和灵活性。例如,联合处理国内7个监测站和星间链路数据,8颗BDS-3卫星的轨道径向精度可以达到2cm,钟差精度达到0.2ns,星间链路设备发射和接收时延估值稳定性优于0.5ns。(8)针对低轨卫星星载数据增强导航卫星定轨和时间同步问题,提出用运动学轨道(不考虑任何力模型)描述低轨卫星运动的数据处理方法。与常用的基于动力学轨道的方法相比,该方法计算效率更高;不受地球高阶引力、大气阻力、太阳辐射压力等力模型误差的影响;也不受卫星姿态机动和姿态不稳定的影响。(9)提出一种新的监测跟踪GNSS星座的系统,并通过模拟实验验证其可行性。该系统包括若干建于陆地的静态监测站和搭载于锚系浮标布设于国际公海的动态监测站。这些海上动态监测站同样可以增强导航卫星的定轨和时间同步。基于这一设想,任何国家,不论国土面积大小,都可建立一个全球分布的监测跟踪站网连续跟踪监测GNSS星座。以上技术成果已经集成于西安测绘研究所的SPODS软件,有的技术可以用于高精度GNSS网事后处理,有些技术和概念可以应用于GNSS的建设、运行或增强。