精密相对定位是利用载波差分技术确定两个或多个测站之间的高精度相对位置,随着我国北斗卫星导航区域系统的建成以及全球组网的开始,北斗卫星导航系统的地位与日俱增,北斗卫星导航系统的相关理论有待进一步研究发展。北斗卫星是全球首个提供三频信号服务的卫星导航系统,三频信号较单频、双频具有多方面的优势,为适应北斗卫星导航系统三频信号的特点,本文主要对北斗三频数据的处理进行了研究。主要内容包括三频观测值组合理论、三频周跳探测与修复、三频模糊度解算、短基线与中等长度基线下的精密相对定位。论文主要成果和创新点如下:1.对于卫星导航系统的常用伪距和载波观测值,简要介绍了观测值的原始、单差和双差数学模型及随机模型。分析了影响相对定位结果的误差及削弱方法,介绍了参数估计方法。对不同电离层处理策略及对流层处理策略进行了实验分析与比较。2.对于Geometry-free组合模型,运用最小二乘原理分析了无几何相位伪距组合电离层延迟系数和组合噪声大小与组合系数之间的关系,以及无几何无电离层相位伪距组合噪声大小与组合系数之间的关系。通过分析得到结论:对于长度稍长的基线来说,在无几何相位伪距混合模型中寻找三个线性无关的组合观测量来快速求解原始频点上的双差模糊度是不可行的。3.提出了一种顾及电离层延迟的北斗三频周跳探测与修复方法。对于北斗三频数据,文中选取了一个最优无几何无电离层相位伪距组合观测量与一个无几何弱电离层相位伪距组合观测量作为两个周跳探测修复量,这两个组合探测修复量基本不受电离层延迟的影响。对于无几何相位组合,结合前两个探测量通过分析可知,无几何相位组合噪声与组合电离层延迟对原始频点周跳的影响是不可调和的。最后文中采用两个基本不受电离层残差影响的无几何相位伪距组合与一个基于历元间二次差的无几何相位组合对北斗三频数据进行周跳探测与修复,通过实测数据验证分析,本文给出北斗三频周跳探测与修复方法基本不受电离层延迟影响,可以正确探测与修复较大历元间隔下的小周跳组合与不敏感周跳组合。4.对三频TCAR模糊度解算原理与LAMBDA模糊度解算原理进行了推导,通过实测数据对传统TCAR算法进行了分析,结果表明TCAR算法中超宽巷与宽巷模糊度在中等长度情况下固定成功率较高,能够对其快速解算,而对于第三步的窄巷模糊度解算,容易受双差电离层延迟的影响,从而使其解算变得较为不可靠。5.对北斗双频数据与北斗三频数据在不同基线长度情况下的LAMBDA模糊度解算结果及定位结果进行了对比分析。通过对不同长度基线解算可知,在短基线情况下,三频数据相对与双频数据来说,模糊度解算成功率并没有太大改善,对于中等长度基线两者位置参数收敛速度大致相同。另外对以上不同长度基线的解算精度进行了对比分析,三频数据与双频数据解算精度大致相当。6.提出了一种附有约束条件的北斗三频数学定位模型,通过对实测基线数据分析可知,约束后的模型的几何精度因子与模糊度精度因子均优于传统的三频定位模型。相对于传统的三频定位模型,新模型由于约束条件的引入,使得所解算的独立参数大大减少,从而有利于提高模糊度的固定成功率以及位置参数的收敛速度。通过两条短基线与两条中等长度的基线数据对新模型进行了验证,通过其定位结果及模糊度固定结果可知,附有约束条件的北斗三频数学定位模型的两条短基线的单历元模糊度固定成功率都在99%以上,均高于传统模型,同时对于中等长度基线,模糊度的固定与位置参数的收敛也比传统的三频定位模型要快,当坐标参数收敛到10cm以内时,附有约束条件的北斗三频定位模型45km基线和72km基线分别只用了72个历元和5个历元,而传统模型分别用了342个历元和90个历元。