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随着多频多模GNSS的发展和完善，目前全球GNSS数据资源变得愈加丰富，将这些多元化的导航定位信号综合地利用，可有效提高GNSS定位的可靠性、可用性，从而更好地实现各个导航定位系统之间的融合应用。近年来，随着美国GPS、中国BeiDou(BDS)、欧盟Galileo等系统的日趋完善，多系统多频率组合相对定位成为研究的热点，特别在2012年12月北斗系统开始为亚太及周边用户提供区域服务以及2016年12月Galileo开始提供初始服务以来，基于GPS/BDS/Galileo数据的混合相对定位成为研究的热点问题。
传统的多系统组合相对定位模式是在各个系统内选择独立的参考星，在系统内部形成双差观测值，称为标准双差模式;而另一种是在几个或多个系统中选择一颗共用的参考星，在系统内和系统间组合形成双差观测值，称为混合双差模式。采用混合双差的多模多频相对定位将会增加可用卫星数和双差观测值，如果将其产生的差分系统间偏差参数作为先验信息进行改正，混合双差模式将会改善定位模型强度和定位性能，从而体现出不同系统之间的互操作性。
目前，由于GLONASS采用频分多址的信号体制，与其他系统采用的码分多址不同，所以很少有GLONASS与其他系统组合的混合差分定位研究。但对GPS/BDS或BDS/Galileo双系统重叠频率上进行混合差分的研究较多。另外针对三系统混合双差研究较少，对三系统组合混合差分定位的研究不仅能体现全球GNSS互操作性，而且在高截止高度角的情况下，三系统组合可增加可见卫星数目及增加观测数量，从而提高定位性能。
基于此，本文对单/双频GPS L1/L2-BDS B1/B2-Galileo E1/E5a混合双差相对定位模型算法进行了研究，并选择零、短基线数据进行试验，对不同系统、频率及高度角情形下的模糊度首次固定速度和定位精度进行了对比分析，对多星座GNSS之间如何有效地融合具有一定的参考价值。该论文的研究工作和结论如下:
(1)对国内外标准/混合双差相对定位的研究进行了梳理，介绍了不同学者对GPS、BDS、Galileo重叠/非重叠频率混合双差相对定位的研究;对GPS/BDS/Galileo三大导航系统的发展、时空参考基准进行了简单的介绍;利用GNSS非差非组合观测方程推导出标准双差模式的观测方程。介绍几种在相对定位中常见的随机模型。
(2)推导了单/双频GPS L1/L2-BDS B1/B2-Galileo E1/E5a混合双差相对定位理论模型，提出了频率不一致时，重新组合待估参数的策略，得到具有整数特性的双差模糊度和参数重组后差分系统间偏差(DISB)参数;描述了序贯平差的参数估计策略以及采用L舢ⅥBDA方法对模糊度进行固定的原理和方法。
(3)选取澳大利亚Cunin大学的零/短基线GNSS实测数据进行实验，对GPS、GPS/BDS标准双差、GPS/BDS混合双差、GPS/Galileo混合双差以及GPS/BDS/Galileo混合双差在定位精度、模糊度固定速度方面进行了分析。结果表明，在模糊度首次固定时间方面，使用混合双差联合多系统、多频率数据可以有效加速模糊度固定，这一特点在高截止高度角时更加显著，例如当高度角达到25。时，采用GPS/BDS/Galileo混合双差时，短基线单/双频情况下平均1～2个历元就能实现模糊度首次固定，相比单系统有着较大的优势;此外GPS/BDS混合双差也会随着高度角上升体现出比标准双差在模糊度固定速度方面的优势。在定位精度方面，低截止高度角情形下，由于各系统可见卫星数充足，单/双频多系统组合较GPS单系统定位精度有一定的提升，但差别仅在毫米级，比如在高度角5°～15°时，短基线多系统比单系统水平方向提升约为25％～30％，在高程方向上提升约为19％～26％。当高度角升高至20°～25°时，短基线情形下，单频GPS/BDS/Galileo混合双差、GPS肥DS标准双差、GPS/BDS混合双差、GPS/Galileo混合双差分别较GPS单系统在水平和高程方向的精度都有明显的提升，水平方向上提升约为33％～50％，高程方向上提升约为23％～38％，但是其他组合模式混合双差与GPS/BDS标准双差精度相当，提升效果不明显。
传统的多系统组合相对定位模式是在各个系统内选择独立的参考星，在系统内部形成双差观测值，称为标准双差模式;而另一种是在几个或多个系统中选择一颗共用的参考星，在系统内和系统间组合形成双差观测值，称为混合双差模式。采用混合双差的多模多频相对定位将会增加可用卫星数和双差观测值，如果将其产生的差分系统间偏差参数作为先验信息进行改正，混合双差模式将会改善定位模型强度和定位性能，从而体现出不同系统之间的互操作性。
目前，由于GLONASS采用频分多址的信号体制，与其他系统采用的码分多址不同，所以很少有GLONASS与其他系统组合的混合差分定位研究。但对GPS/BDS或BDS/Galileo双系统重叠频率上进行混合差分的研究较多。另外针对三系统混合双差研究较少，对三系统组合混合差分定位的研究不仅能体现全球GNSS互操作性，而且在高截止高度角的情况下，三系统组合可增加可见卫星数目及增加观测数量，从而提高定位性能。
基于此，本文对单/双频GPS L1/L2-BDS B1/B2-Galileo E1/E5a混合双差相对定位模型算法进行了研究，并选择零、短基线数据进行试验，对不同系统、频率及高度角情形下的模糊度首次固定速度和定位精度进行了对比分析，对多星座GNSS之间如何有效地融合具有一定的参考价值。该论文的研究工作和结论如下:
(1)对国内外标准/混合双差相对定位的研究进行了梳理，介绍了不同学者对GPS、BDS、Galileo重叠/非重叠频率混合双差相对定位的研究;对GPS/BDS/Galileo三大导航系统的发展、时空参考基准进行了简单的介绍;利用GNSS非差非组合观测方程推导出标准双差模式的观测方程。介绍几种在相对定位中常见的随机模型。
(2)推导了单/双频GPS L1/L2-BDS B1/B2-Galileo E1/E5a混合双差相对定位理论模型，提出了频率不一致时，重新组合待估参数的策略，得到具有整数特性的双差模糊度和参数重组后差分系统间偏差(DISB)参数;描述了序贯平差的参数估计策略以及采用L舢ⅥBDA方法对模糊度进行固定的原理和方法。
(3)选取澳大利亚Cunin大学的零/短基线GNSS实测数据进行实验，对GPS、GPS/BDS标准双差、GPS/BDS混合双差、GPS/Galileo混合双差以及GPS/BDS/Galileo混合双差在定位精度、模糊度固定速度方面进行了分析。结果表明，在模糊度首次固定时间方面，使用混合双差联合多系统、多频率数据可以有效加速模糊度固定，这一特点在高截止高度角时更加显著，例如当高度角达到25。时，采用GPS/BDS/Galileo混合双差时，短基线单/双频情况下平均1～2个历元就能实现模糊度首次固定，相比单系统有着较大的优势;此外GPS/BDS混合双差也会随着高度角上升体现出比标准双差在模糊度固定速度方面的优势。在定位精度方面，低截止高度角情形下，由于各系统可见卫星数充足，单/双频多系统组合较GPS单系统定位精度有一定的提升，但差别仅在毫米级，比如在高度角5°～15°时，短基线多系统比单系统水平方向提升约为25％～30％，在高程方向上提升约为19％～26％。当高度角升高至20°～25°时，短基线情形下，单频GPS/BDS/Galileo混合双差、GPS肥DS标准双差、GPS/BDS混合双差、GPS/Galileo混合双差分别较GPS单系统在水平和高程方向的精度都有明显的提升，水平方向上提升约为33％～50％，高程方向上提升约为23％～38％，但是其他组合模式混合双差与GPS/BDS标准双差精度相当，提升效果不明显。