载波相位测量是目前实现GNSS快速高精度定位的重要途径,而模糊度解算是其中十分关键的问题。模糊度解算是将模糊度从浮点数恢复为整数的过程,一旦模糊度转化为整数,载波相位测量便可看作厘米级的伪距测量信息,从而在此基础上实现高精度定位。本文以实现GNSS模糊度解算的实时质量控制为出发点,对模糊度解算的两大基础理论:整数估计和整数孔径估计,进行完善和拓展,在更加完整的理论基础上提出新的模糊度解算质量控制方法,降低原有方法的保守性,提高了模糊度固定率,保证定位定姿的精度。同时,深入分析GNSS观测中的偏差对模糊度解算的影响,证明了分离偏差对于提高模糊度解算成功率的重要性。具体而言,本文的主要研究内容归纳如下:1.从次优模糊度和质量评估两方面充实整数估计理论。回顾现有的整数估计理论,首次深入分析次优模糊度,提出去相关条件下次优模糊度和最优模糊度的定量关系;采用上下界逼近的方法对整数最小二乘进行近似的质量评估,通过蒙特卡洛仿真验证了这一方法的可行性,且基于下界的近似效果更好;回顾了偏差干扰下整数估计的性质,对偏差干扰下整数估计的质量评估进行分析和验证,结果表明,GNSS模型较弱时,有偏差的概率近似方法可以更好地评估其性能,而模型较强时,不考虑偏差干扰的概率近似方法的误差更小。2.从质量评估的角度发展整数孔径估计理论。整理现有的整数孔径估计理论,建立各类整数孔径估计之间的关系框架,根据几何特性将现有的整数孔径估计分为线性和非线性两类,并针对线性整数孔径估计首次提出系统性的质量评估方法,仿真实验验证了这种方法的可行性;研究了偏差干扰对整数孔径估计的影响,推导了偏差干扰下线性整数孔径估计的质量评估公式,采用仿真实验分析偏差干扰下各类评估方法的效果,在弱GNSS模型下,考虑偏差干扰的方法概率近似误差更小,强GNSS模型下,不考虑偏差干扰的概率近似效果更好。3.提出基于概率近似的模糊度解算快速质量控制方法。深入分析目前流行的固定失败率法,讨论其在实际应用中的优缺点,利用固定失败率法对常见的整数孔径估计进行全面的比较,分析各个整数孔径估计性能优劣的原因;推导出孔径归整区域和整数归整区域之间的概率关系,在此基础上提出模糊度解算快速质量控制(i CON)的新方法;通过仿真实验,分析i CON方法的实时性和失败率控制效果,对i CON方法和固定失败率方法进行全面的比较,结果表明,基于i CON方法的整数孔径估计在成功率和失败率控制效果上明显优于固定失败率法。4.结合GNSS的定位定向实验对模糊度解算实时质量控制的效果进行比较。以差分孔径估计和比例孔径估计为例,分析二者性能存在差异的机理,并证明这种性能差异是统计性的,该比较方法可拓展至其它整数孔径估计;通过GNSS定位和定向实验,分别比较不同条件下模糊度解算实时质量控制的性能。结果表明,短基线条件下,当偏差干扰较小时,整数孔径估计不会带来定位定向精度的提升,且基于新方法的线性整数孔径估计优于基于固定失败率法的比例孔径估计;而当偏差干扰明显时,整数孔径估计可能带来定位定向精度的提升,基于固定失败率法的比例孔径估计可能会略优。进一步,基于中长基线的相对定位实验结果表明,偏差的处理对于提高定位精度意义更大,尽管不同的整数孔径估计会带来不同的定位精度,但其对最终定位精度的影响远小于分离偏差的影响。模糊度解算中的基线约束对模糊度解算质量控制有一定影响,改变了部分整数孔径估计的性能,也明显提高了模糊度解算的成功率。