单频接收机因其低成本、低功耗及所需存储空间小等优势,在卫星导航与定位领域得到了广泛应用,然而存在收敛时间长和定位精度低等缺陷,基于此本文系统研究了大气延迟约束的GNSS单频PPP技术,主要包括单频周跳探测与修复、对流层和电离层延迟相关模型、大气延迟约束单频PPP等。主要研究内容和成果如下:(1)简要总结了PPP数学模型、参数估计方法和主要误差改正模型,并对CSRS-PPP在线解算结果精度进行评定。经对全球均匀分布的10个MGEX站三年不同季节数据在线处理结果表明:以SNX发布坐标为参考真值,其E、N和U三个方向较差、RMS均小于1cm,故当参考真值缺失时,可用CSRS-PPP在线解算结果替代。(2)针对传统单频周跳探测与修复方法对采样间隔和电离层延迟较为敏感、周跳修复成功率低等缺点,基于SEID模型提出了适用于单频观测值的周跳探测与修复方法,实验结果表明:该模型可以有效探测出不同类型周跳组合(包括小周跳、相等周跳和特殊周跳),且周跳修复值正确。(3)系统分析了五种单频组合系统下(包括单GPS(单G)、单GLONASS(单R)、双系统组合(GPS+GLONASS,GR)、三系统组合(GPS+GLONASS+BDS,GRC)和四系统组合(GPS+GLONASS+BDS+GALILEO,GRCE)),九种对流层延迟映射函数模型(MFM1～9)对对流层延迟和定位结果精度的影响。实验表明:组合系统相比单系统整体上提升的重复性百分比均有一定提高,除MFM1和MFM3以外的其他七种投影函数模型提升超过70%;单G定位结果在E方向提升的重复性百分比最高,单R和GR定位结果在N方向提升的重复性百分比最高,GRC和GRCE定位结果在U方向提升的重复性百分比最高;不同映射函数模型分别对五种单频组合系统的E、N和U方向最终定位结果影响不大。(4)系统分析了五种单频组合系统下七种气象参数模型(MP1～7)对对流层延迟和定位结果精度的影响。实验结果表明:不同气象参数模型对对流层延迟和定位结果精度的影响整体上不大。加入水平梯度模型改正的不同气象参数模型提升了57.7%以上;单G加入水平梯度模型改正的定位结果在E方向提升最多,单R和GR在N方向提升最多,GRC和GRCE在U方向提升最多。加入水平梯度模型改正的对流层延迟提升了60%以上,其中采用MFM1和MFM3模型相比其余七种投影函数模型提升较低;各组合系统的定位结果情况与加入水平梯度模型改正的不同气象参数模型与标准大气参数相比的统计结果类似。(5)基于SEID模型提出了单频观测值反演双频观测值,然后结合球谐函数模型采用相位平滑伪距法反演卫星和接收机DCB及电离层延迟。实验结果表明:采用该方法得到的卫星DCB与参考真值较差在±0.5ns以内;电离层延迟较差在±20tecu以内。该结果与现有文献精度相比略大,分析认为主要由于球谐函数模型忽略了电离层的内部特性,且测站周围缺少IGS站和MGEX站点造成GIM产品精度不高。(6)系统分析了GIM产品的NENE、BILI、BICU和JUNK四种插值方法对收敛时间、定位精度和计算时间的影响。结果表明:采用BILI插值法是最优的。在静态和仿动态两种模式TIC3约束法水平和垂直方向收敛速度提升最大,TIC1约束法对垂直方向收敛速度提升较大,TIC2约束法对水平方向收敛速度提升较大;四种约束方法最终定位结果的精度大致相同。在MS时期增加对流层延迟约束可加快收敛和提高定位精度;在低纬度带,TIC3与TIC2的RMS值几乎一样,TIC2在MS时期的RMS值比在NMS时期最大达7.9cm;在中纬度带,TIC2在NMS时期水平方向收敛时间最短,TIC2在NMS时期的收敛时间比在MS时期的至少缩短5.6%;在高纬度带,MS时期TIC3比TIC2的RMS值要小,TIC2在MS时期的RMS值比在NMS时期的大。(7)系统评估了CLK93产品质量和实时单频PPP精度。结果表明:GPS和GALILEO系统卫星的可用性最高,GLONASS的次之,BDS系统的可用性最差,分析认为主要由于接数据流网络不稳定;GPS和GALILEO系统实时轨道产品径向、切向和法向三个方向误差RMS值基本均小于5cm,GLONASS系统的大部分小于8cm,BDS系统仅有径向误差RMS值在5cm左右,切向和法向误差RMS值均超过10cm;GPS和GALILEO钟差RMS均值的等效距离值分别为0.020m和0.021m,而BDS和GLONASS分别可达0.079m和0.059m;单G以及GR在实时静态和仿动态两种模式,TIC3在水平和垂直方向收敛时间都是最快的,TIC1对垂直方向收敛速度提升较大,TIC2对水平方向收敛速度提升较大。该论文有图74幅,表57个,参考文献178篇。