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北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统,随着系统建设不断完善,北斗三号卫星系统将于2020年全面建成,这标志着我国北斗系统将从区域卫星导航系统完全过渡为全球卫星导航系统。而随着北斗系统的可观测卫星数、信号类型及基准站数量的不断增多,意味着具有更好的卫星空间构形、丰富的观测值信息及多样的接收机类型,这对基于北斗卫星的精密数据处理性能也提出了一些新的要求。本文围绕提升北斗系统的定位性能这一目标,重点分析了北斗二号、三号卫星系统的观测值特性,在此基础上建立了关于北斗三号卫星的伪距偏差模型;此外,考虑到北斗二号、三号卫星在接收机端存在着硬件延迟偏差,提出采用不同的处理策略,并将上述研究内容应用到实时卫星钟差估计中去;最后,基于实时轨道钟差产品进行不同区域、不同组合方式、不同定位模式的北斗实时精密定位性能分析,本文的主要研究内容及贡献如下:1)通过全球跟踪站网、不同类型接收机实测数据对北斗卫星系统中的伪距观测值特性展开进行研究,重点分析了北斗二号、三号卫星之间的观测值特性及其差异。在此基础上,首次建立了北斗三号卫星原始频率观测值中与接收机类型相关的伪距偏差改正模型,并提出顾及北斗二号、三号卫星之间系统性偏差的数据处理方法。并通过设计不同的卫星钟差估计方案验证了文中提出模型及方法的有效性。首先,当改正本文提出的伪距偏差改正模型后,BDS-3卫星的钟差估计精度提升了约70.3%。其次,考虑到BDS-2、BDS-3卫星之间的系统性偏差项后进行估计,钟差精度平均提升了14.0%左右。2)基于“整数钟”的模糊度固定方法,利用事后仿实时模式进行北斗卫星钟差估计,并从UPD稳定性、一致性、模糊度固定成功率及卫星精度等方面对基于不同策略的实验结果进行了细致分析。实验结果表明,在UPD一致性方面,BDS-2,BDS-3卫星之间的系统性偏差会严重破坏估计UPD数值的一致性,考虑该误差项影响后,估计所得UPD的一致性程度更高。在模糊度固定率方面,当应用文中提出的伪距偏差改正模型后,能提高宽巷模糊度的固定成功率,提升比例约为5.0%~6.0%。此外,考虑到BDS-2、BDS-3卫星在接收机端存在的硬件延迟偏差项,宽巷模糊度的固定成功率平均可提升26.8%。最后,在实时卫星整数钟差估计方面,实验结果表明模糊度固定能明显提高BDS卫星钟差的收敛速度及估计精度。其中,对于C21卫星,在前3h收敛时间段内,钟差精度可由0.527ns提升到0.432ns;对于C23及C28卫星,在前2h收敛时间段内,卫星钟差精度分别由-0.554ns提升至-0.436ns;及由-0.347ns提升至-0.184ns。在钟差精度方面,根据STD平均统计值,BDS-2、BDS-3卫星的固定解钟差精度相比于浮点解,分别可提升46.5%及25.0%。3)在前述研究的基础上,对不同组合方式、不同定位模式的动态PPP浮点解结果进行分析,实验结果表明,BDS-3卫星的加入能明显改善基于BDS卫星及GPS/BDS组合PPP的性能。在收敛时间及定位精度方面,基于BDS-3/BDS-2卫星联合的动态DFPPP/SFPPP均优于单BDS-2卫星,而在所有的组合模式中,GPS/BDS-2/BDS-3的组合系统具有最优的收敛速度与定位精度。对于DFPPP,在68%置信区间条件下,GPS/BDS-2/BDS-3相比于单GPS及GPS/BDS-2在平面和高程方向上的收敛时间分别可缩短55.0%、51.9%及31.6%、27.1%。而在定位精度方面,根据DFPPP统计结果,GPS/BDS-2/BDS-3的组合PPP在U、N、E三个方向上相比于单GPS的提升比例分别为28.6%、33.8%及36.2%,约为GPS/BDS-2提升比例的1.8倍。4)基于文中计算的“整数钟”产品实现不同组合模式的PPP模糊度固定,包括单GPS系统、基于BDS-3/BDS-2联合的北斗系统、及基于GPS/BDS-3/BDS-2组合的双系统。实验结果表明,相比于浮点解,PPP模糊度固定可以缩短收敛时间,提升定位精度。根据所有测站U,N,E平均精度统计结果,相比于浮点解,PPP固定解在E方向上的提升最为明显,约为9.1%,U方向及N方向上则分别提升约4.1%及7.9%。此外,基于多系统组合的PPP在模糊度首次固定时间及定位精度等方面均优于单系统。对于动态DFPPP,基于GPS/BDS-3/BDS-2组合PPP的平均TTFF约为82min,而BDS/BDS-3联合的PPP平均TTFF约为190min,对于单GPS卫星,所有测站的平均TTFF则约为156min。