全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)已经被广泛应用于车辆定位导航、地理测绘、形变监测、灾害预警、飞行器姿态测量等民用和军事领域,并产生了令人瞩目的经济和社会效益。GNSS不仅能给人们日常生活带来了诸多便利,而且是智慧交通、物联网、无人驾驶等新一代信息技术的时空基础设施。我国自主开发建设的北斗导航卫星系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)已经于2018年12月宣布全球组网完成,初步具备了为全球用户提供授时和导航定位服务的能力。随着BDS的快速推广和不断完善,人们对BDS精密定位的可靠性、连续性,特别是实时性需求日益提高。然而,人们工作生活的场所大多处于BDS卫星信号被遮挡和反射的城市峡谷等复杂环境中,遮挡和反射会产生多径和非视距效应,导致BDS接收机捕获信号时间延长、定位精度下降,甚至出现频繁失锁和周跳等严重影响精密定位的现象。除了接收机外部观测环境带来的不利影响,BDS独特的星座结构还会产生显著的码偏差,导致BDS精密定位性能进一步下降。本文围绕如何提高复杂环境中BDS精密定位实时性开展研究,主要内容如下:(1)BDS三频信号线性组合不仅可以提高信息冗余度,而且可以扩大波长、减小电离层延迟等误差,是提高BDS精密定位性能的常用技术手段。然而,三频观测数据会增加捕获卫星信号的时间和检测错误率,特别是在城市峡谷等复杂环境中。本文利用捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)与BDS定位优势互补性强和BDS信号具有稀疏性的特点,提出了一种基于压缩感知(Compressed Sensing,CS)的SINS辅助BDS卫星信号快速捕获方法。首先,利用SINS的速度信息缩小BDS卫星信号的多普勒频率搜索范围;然后,在稀疏化BDS信号的基础上,两次应用CS理论依次以粗捕获和精捕获方式压缩测量BDS信号,实现在输入信号信噪比不变前提下快速确定码相位;最后,采集城市峡谷中的真实BDS数据对提出方法与另外两种经典捕获方法进行对比性测试。结果表明提出方法不仅能提高BDS卫星信号捕获检测概率、减小平均捕获时间,而且能确保输入信号信噪比不变的同时,减小相关器数量和计算量。(2)BDS的星座结构不同于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)。为了提高卫星利用率,BDS利用高轨卫星扩大信号覆盖范围、实现短报文通信同时,也使三类BDS卫星都产生了码偏差,扩大了伪距误差。另外,接收机观测环境引起的多径和非视距等误差进一步扩大了伪距误差,特别是在复杂环境中。本文通过分析三类BDS卫星码偏差特性,首先利用高度角模型校正倾斜地球同步轨道(Inclined Geo Synchronous Orbit,IGSO)/中地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)卫星码偏差;然后,根据地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星码偏差具有周期性且变化缓慢的特点,引入经验模态分解处理前一天的伪距误差得到码偏差作为当天伪距的误差补偿量;最后,根据高度角和载噪比可以衡量大气延迟误差和多径误差的特性,建立联合高度角和载噪比的自适应超宽巷(Extra-Wide Lane,EWL)模糊度解算模型,提高浮点模糊度精度和模糊度固定成功率。(3)BDS三频模糊度解算过程中,宽巷(Wide Lane,WL)和窄巷(Narrow Lane,NL)模糊度的快速可靠固定是实现分米级和厘米级精密定位的关键。然而,中长基线引起的大气延迟误差会降低宽巷和窄巷模糊度的解算性能,特别是在复杂环境中。本文提出一种最小噪声约束的BDS三频模糊度解算方法。首先,根据组合观测值与电离层延迟误差之间的内在联系,由模糊度已经确定的EWL1观测值反解出EWL2观测值的电离层延迟误差,并对其进行平滑处理,将处理结果以误差补偿方式从EWL2观测值中扣除,提高EWL2浮点模糊度精度,加快模糊度固定;然后,在NL模糊度固定模型中加入三频伪距,以同时满足电离层无关、几何无关和观测噪声最小,尽可能减小NL模糊度总噪声水平,提高NL模糊度固定成功率,进而得到BDS精密定位结果;最后,定位结果作为卡尔曼滤波器的后验测量值更新SINS的定位参数,减小不断累积的SINS定位误差,形成SINS与BDS的耦合闭环。采集城市峡谷环境中的真实BDS数据验证提出算法的有效性,结果表明提出方法不仅缩短了模糊度固定时间,而且提高了BDS精密定位可靠性。