随着智能农机，低速无人车，微型无人机等低速无人驾驶的消费级市场对高精度导航定位系统的需求，研发一款价格低廉，高精度的实时导航定位系统具有实际的意义。目前消费级定位市场中，大多使用GNSS单点定位模式与消费级的MEMS-IMU组合定位，无法满足低速无人驾驶消费级市场高精度定位的需求。
　　本文研究了低成本单频RTK/MEMS-IMU/VIO融合定位系统，基于消费级MEMS-IMU、单频RTK和VIO等多源传感器数据，在嵌入式平台STM32上通过扩展卡尔曼滤波实现高精度实时定位，并对该系统进行了实验论证分析。主要研究内容如下：
　　①阐述了单频RTK、MEMS-IMU、气压计和磁传感器等消费级传感器的数学模型。针对消费级GNSS天线性能良莠不齐影响单频RTK性能的问题，通过伪距残差和模糊度初始化时间两个指标对市场上的消费级GNSS天线进行分析；分析结果表明单频螺旋天线性能较好，可使单频RTK达到最佳状态，为多传感器融合定位提供良好的数据来源。通过Allan方差分析MEMS-IMU误差噪声，为其噪声建模，数据融合滤波奠定基础；对气压计和磁传感器的数据进行方差计算，确定其测量误差。
　　②对低成本多传感器实时融合定位进行系统设计。顾及单一的消费级传感器性能较低无法提供稳定的定位，本文研究了低成本RTK、MEMS-IMU及VIO融合定位算法,确定了消费级多源传感器扩展Kalman滤波的初始化、系统噪声、量测噪声等参数，考虑了不多传感器时间同步及异常值抗差处理的问题，并设计了硬件平台实时运行多传感器融合定位算法。
　　③为了验证低成本单频RTK/MEMS-IMU融合定位性能，本文搭建了实验平台对单频RTK/MEMS-IMU组合系统的动静态定位性能进行分析，基于本文设计的融合定位算法，采集其在静态场景、无遮挡动态场景和有遮挡动态场景的数据进行测试分析。实验结果表明：在静态场景中，组合定位点位精度优于1.5cm，与双频商用接收机精度相当；在动态无遮挡实验中，融合定位精度优于5cm；在动态有遮挡实验中，组合点位精度达到6.8cm，在全遮挡环境中，无法提供厘米级别的定位精度。
　　④针对低成本RTK/IMU融合系统在GNSS信号长期干扰或遮挡的情况下无法提供高精度导航定位的问题，本文在RTK/MEMS-IMU的基础上融合了VIO数据，对其进行导航性能分析和GNSS仿真中断测试。首先对RTK/MEMS-IMU/VIO数据进行实时融合定位，对滤波新息、滤波精度进行分析，得出融合定位结果可靠；再对轨迹中拐弯情况下的RTK数据进行人为的中断，进行融合定位实验。实验结果表明：在无GNSS信号的情况下，RTK/IMU在递推过程中产生较大误差，且轨迹不平滑，无法提供良好的导航信息；融合VIO数据的定位结果的轨迹平滑，误差相对较为较小，可达到北方向为0.09m，东方向为0.15m，竖直方向为0.2m的精度。