航空重力测量是以飞机为载体快速经济地确定区域重力场的有效方式之一,可获取地球重力场中的中高频段分量,是建立高分辨、高精度的地球重力场模型的重要数据来源,因此得到广泛而深入的研究。当前航空重力测量中载体加速度确定方法主要以GPS为主的单一导航系统进行研究,随着北斗卫星导航系统的不断发展,开展北斗系统的航空重力测量中加速度高精度估计研究也就变得很有必要。本文借鉴GPS系统在航空重力测量领域的相关经验,主要包含了以下工作内容和研究成果:1)系统地介绍了航空重力测量的基本原理和数学模型,基于此对GNSS在航空重力测量中的精度需求进行了分析;2)阐述了基于北斗卫星导航系统单基站差分法进行高精度载体加速度估计的基础理论,并概括总结该法的数学模型,并对影响加速度估计精度的各项误差源,包括周跳、整周模糊度、电离层误差和卫星星历误差等进行分析。位置差分法中,加速度计算精度与定位精度成正相关;差分后的电离层残余误差随着基线的延长不断增大,单基站差分法在长基线条件下的应用受限;3)推导了基于北斗系统的多普勒观测值估计加速度方法的数学模型,对影响该方法精度的各项误差源的相关特性进行了分析,根据研究结果,卫星位置误差、卫星速度误差及接收机位置误差可通过双差观测模型大幅削弱或消除,观测噪声对该方法确定加速度精度的影响最大,达m Gal级;4)针对基于北斗系统的单基站差分法和多普勒方法在无基站配合观测区域应用的局限性,提出基于北斗的精密单点定位估计加速度方法。精密单点定位算法使用载波伪距观测值,在无基准站时静态测量精度可达厘米级,动态测量精度达到分米级,满足GNSS对航空重力测量精度的需求。对采用该方法进行加速度估计的主要误差源及其影响特性进行了分析,研究结果表明:星历误差对加速度估计结果的影响可忽略不计,仍应尽量采用事后精密星历;各个机构发布的不同类型的30s采样间隔的钟差产品对加速度估计结果的影响不大;5)最后,利用南海的船测数据对基于北斗系统的单基站差分法、多普勒方法、精密单点定位方法进行了试验验证。结果表明,相位差分法的精度最优,动态情况下加速度确定精度优于2m Gal,位置差分法在3.5m Gal以内,基于北斗的精密单点定位方法的计算结果与相位差分法具有较好的一致性,互差为1.5m Gal左右,也验证了基于北斗的精密单点定位方法在载体加速度高精度估计方面的可行性;多普勒方法精度最差,由于动态情况下观测噪声大,加速度误差达7～10m Gal。