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全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗（BDS）、以及欧盟的Galileo系统。随着GPS和GLONASS的现代化以及BDS和Galileo的快速发展,新一代GNSS卫星均可以播发至少三种频率的卫星信号,多频多系统的发展为GNSS精密数据处理算法带来了新的机遇和挑战。研究表明高精度的电离层产品和高可靠的轨道有助于提升非差非组合模糊度固定效果,缩短多频多系统GNSS导航定位的收敛时间,是GNSS精密数据处理的前提和基础。因此,本文主要围绕GNSS电离层建模和多系统精密定轨开展研究工作,以进一步提升电离层建模和多系统精密定轨精度,服务于多频多系统GNSS精密导航、定位算法及其应用。当前,全球电离层建模主要基于GPS和GLONASS双频观测值,多频多系统GNSS在电离层建模中的优势和潜力尚未得到充分发挥,加之由于GNSS基准站分布的局限性,海洋区域电离层建模精度普遍较低。因此,非常有必要研究和实现多源数据融合的、高精度全球电离层建模方法。同时,模糊度固定可以有效提高GNSS精密定轨的精度和稳定性。然而,目前尚没有一套成熟的多系统GNSS精密定轨的模糊度固定方案。虽然GPS模糊度固定算法已经发展成熟并得到了广泛应用;但对于GLONASS,其频间偏差严重阻碍了GLONASS模糊度固定,限制了其定轨精度。此外,BDS和Galileo的模糊度固定算法也正在研究中。因此,研究有效的GPS、GLONASS、BDS和Galileo模糊度固定算法有助于进一步提升多系统GNSS定轨定位的精度。针对以上不足,本文重点了研究多频多系统GNSS全球电离层建模和精密定轨方法,充分发挥多频多系统GNSS的优势和潜力,以进一步提升GNSS电离层建模和精密定轨的精度。主要研究工作和贡献如下:（1）深入系统的研究了多频多系统GNSS电离层建模方法,更好地发挥了多频多系统GNSS技术优势,利用多频GNSS观测值构建了多频多系统GNSS全球电离层模型,显著增加了电离层穿刺点个数,增强了全球电离层建模强度,提高了电离层建模精度。电离层建模结果与IGS、CODE、ESA、JPL和UPC的电离层结果相比,其平均RMS分别为1.5、1.1、1.8、2.6和1.9 TECU,与卫星测高技术得到的电离层结果相比,其RMS在2017年和2018年分别为2.5和2.4 TECU,相较于IGSG改善了约0.10.3 TECU,证明了新方法可以提高电离层建模精度,尤其是电离层扰动期间,优势更加明显。同时,码间偏差（Differential CODE Bias,DCB）作为电离层建模的副产品,本文实现了全球电离层和多频多系统GNSS DCB的联合统一估计,结果表明不同卫星DCB估值在2017年的标准差优于0.5ns,与CAS的DCB结果相比,DCB估值的偏差小于0.5 ns,标准差优于0.3 ns。（2）联合多频多系统GNSS和卫星测高数据,构建了多源数据融合的全球电离层模型（GISG）。该模型在多频多系统GNSS全球电离层建模的基础上,引入了海上卫星测高观测值,克服了GNSS单一技术海洋区域电离层建模的不足,实现了多源数据融合的全球电离层建模,进一步改善了海洋区域电离层建模精度。海洋上空,与不同电离层产品的加权平均值相比,多源融合电离层建模结果的精度最高,其RMS约为IGSG和CODG的一半,2014和2018年的RMS分别优于1.5和0.5 TECU;与电离层垂测仪的结果（ITEC）相比,RMS在2014和2018年分别为4.19和1.36 TECU。2014年,GISG、IGSG、CODG、ESAG与ITEC的差值在±5 TECU以内的百分比分别为81.24%、79.52%、80.74%、77.69%,2018年,这些差值在±3 TECU以内的百分比可达到95.75%、94.28%、95.33%、94.98%。此外,由于卫星测高观测值的加入,海洋及其附近区域的电离层精度改善相对明显,南半球海洋面积占比超过80%,所以南半球电离层建模改善效果优于北半球。（3）针对GLONASS定轨中长基线模糊度难以固定的难题,提出了一种GLONASS长基线模糊度固定算法。该方法在GPS观测值的辅助下,估计并校正了GLONASS模糊度小数偏差,成功解算并固定了GLONASS定轨中的模糊度。GLONASS模糊度固定率与GPS相当,高达90%以上。模糊度固定后,与IGS精密轨道产品相比,GLONASS切向和法向轨道RMS分别改善了12%和18%;切向轨道闭合差改善了25%,从浮点解的6.7cm改善至固定解的5.0cm;法向轨道闭合差改善了18%,从浮点解的4.5cm改善至固定解的3.7cm。径向轨道和SLR残差改善了几毫米,效果不显著,这主要是因为径向轨道误差主要被卫星钟差吸收,而模糊度固定对径向轨道的改善有限。（4）通过校正GLONASS模糊度小数偏差,改正BDS伪距偏差,成功实现了GPS、GLONASS、BDS和Galileo四系统精密定轨中的模糊度固定,GPS、GLONASS、BDS和Galileo模糊度在一年内的平均固定率可以达到98.1%、96.4%、84.6%和92.6%。模糊度固定后,与IGS精密轨道相比,GPS三维轨道RMS值从浮点解的3.3cm改善至固定解的1.6cm,GLONASS三维轨道的RMS值从浮点解的3.7cm缩小至固定解的3.2cm;与CODE的精密轨道相比,BDS IGSO卫星三维轨道的RMS值从11.8cm改善至7.3cm,MEO卫星三维轨道的RMS值从9.3cm缩小至6.6cm,Galileo卫星三维轨道RMS从浮点解的14.9cm改善至固定解的10.1cm。轨道闭合差方面,模糊度固定后,GPS、GLONASS、BDS IGSO、MEO和Galileo的三维轨道闭合差分别为2.5cm、4.6cm、10.7cm、10.4cm和8.9cm,分别改善了54%、23%、25%、13%、15%,SLR残差改善了约26mm。通过轨道比较、轨道闭合差和SLR残差分析,证明了本文提出的模糊度固定方案的有效性。因此,模糊度固定不仅改善了四系统定轨的精度,也促进了四系统联合精密定位的应用和发展。