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随着GPS和GLONASS的现代化,BDS和Galileo的快速全球部署,全球卫星导航系统(GNSS)的快速发展,多系统组合精密定位迫切需要多模多频GNSS高精度的数据处理理论和方法。本文对精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)及其质量控制的理论和方法展开研究,主要包括多模GNSS组合精密单点定位的统一模型表达和定位性能分析,多模精密单点定位模糊度固定及其检验方法,基于精密单点定位的电离层延迟估计及建模,精密单点定位的质量控制以及定位结果的质量分析与检核的理论和方法。主要创新点和工作如下:(1)结合IGS分析中心的数据处理策略,系统梳理并推导了GNSS精密单点定位模型中的各类偏差,从理论上给出了其定义和处理方法。探讨了PPP的滤波模型和参数估计方法。(2)针对多系统组合PPP模型的表示形式不一,以及不同方法间的定位性能缺乏系统全面的分析等问题,从理论上对多系统组合PPP模型进行了统一表示。同时对比分析了消电离层组合PPP模型和非组合PPP模型的定位性能。实验结果表明,多系统组合PPP能够加快PPP的收敛速度和短时间的定位精度,同时采用不同的PPP模型对定位结果的影响不大,定位精度和收敛速度基本一致。(3)提出一种顾及GLONASS伪距内部频间偏差(Internal Frequency Bias,IFB)影响的PPP算法,从理论上给出了该方法在消电离层组合及非组合PPP模型中的统一表达形式。通过实测数据对该方法的有效性进行了验证,表明该方法能够有效削弱GLONASS伪距IFB的影响,新方法的GLONASS PPP收敛速度及残差分布特性均优于传统方法。(4)提出了一种简化的多系统组合PPP方法,在消电离层组合模型基础上,仅采用GPS伪距观测量,舍弃其它卫星导航系统的伪距观测值,避免了GLONASS伪距IFB以及BDS伪距偏差的影响,而且不用顾及不同系统间伪距观测量的定权。实验结果表明,当GPS可见卫星数较多时,简化PPP模型的定位精度和收敛速度与传统方法的定位结果是一致的。(5)针对GPS,GLONASS和BDS的观测量的固有特点,首先,系统研究了GPS,GLONASS和BDS的PPP非差模糊度固定方法。其次,探讨了PPP模糊度的非整数特性,基于非差FCB分离方法,分析了不同系统模糊度的FCB的精度和稳定性,最后,分析了不同系统组合PPP的用户端固定方法及效果。实验结果表明:1)PPP模糊度固定后能够提高短时间的定位精度,2)由于BDS星座的空间几何变化较慢,BDS模糊度的首次固定时间和模糊度固定率均较低。组合BDS/GPS PPP能够提高BDS模糊度的首次固定时间和固定率,实现快速的模糊度固定。3)GLONASS非组合PPP-AR与消电离层组合PPP-AR的定位精度基本一致,非组合PPP-AR的首次固定时间和固定率稍优于消电离层组合PPP-AR。同时,GPS/GLONASS组合PPP-AR能够有效缩短模糊度的首次固定时间,提高模糊度的历元固定率。(6)针对目前PPP模糊度固定的检验方法较为单一,将贝叶斯后验概率检验引入到PPP模糊度的验证。结合ratio检验和贝叶斯后验概率检验,提出了一种PPP模糊度固定的质量控制方法。实验结果表明,1)基于贝叶斯后验概率的PPP模糊度检验方法,直接给出模糊度固定是否准确的置信水平,相比ratio检验更加直观且理论严密。2)采用PPP模糊度固定的质量控制方法能够有效剔除未收敛模糊度的影响,提高PPP的模糊度固定率和定位精度。(7)基于非组合PPP提取电离层延迟并进行区域和全球电离层建模,拓展了精密单点定位的应用模式。首先,分别采用无先验信息约束的非组合PPP和附有先验信息约束的非组合PPP进行电离层延迟估计。其次,采用球谐函数进行区域和全球电离层建模,分析并评估了反演的电离层模型的精度以及DCB的精度。最后,分析了构建的电离层模型对非组合PPP的影响。实验结果表明,1)基于PPP构建的电离层模型能够有效反映电离层的时空分布特性,电离层VTEC的精度与CODE发布的GIM模型相当。2)当电离层模型的精度较高时,将其作为先验信息约束非组合PPP,能够加快PPP的收敛速度和短时间的定位精度。(8)系统探讨了PPP质量控制和质量检核的理论和方法。首先,分别在PPP数据预处理阶段和参数估计阶段,采用多种方法进行PPP质量控制,保证定位结果的可靠性。其次,在没有外部检核条件下,分析了PPP的位置参数协方差与实际定位精度的关系。同时,研究了不同系统组合PPP定位结果的交叉验证方法,可以有效检核PPP定位结果的精度和可靠性。最后,针对动态PPP定位精度缺乏有效的评估方法,提出了一种改进的PPP完好性保护水平计算方法,能够有效界定PPP的定位偏差。