随着科技的日新月异,以及人们对空间信息获取和更新需求的提高,传统的测绘方式已经不能满足人们对空间信息快速获取的需求。在这种情况下,一种新的测绘方式应运而生,“移动测量技术”凭借其信息获取速度快的优势,以及对地物属性获取的全面性和高精度性,逐步成为制图新技术的典型代表。移动测量系统中搭载多种传感器,比如,IMU、GPS、CCD相机、激光雷达等,而对各种传感器所获取的数据处理成为该技术的一个难点,其中移动测量技术中的定位定姿系统(POS)是获取高质量、高精度成图结果的关键,因此本文研究的主要问题就是如何利用GPS高精度载波相位观测值和IMU的观测值提高POS解算的精度。围绕这一问题,本文主要完成了如下研究工作:1、以GPS观测量为基础,研究了GPS信号的构成,对比分析了伪距观测量和载波相位观测量之间的特点,根据分析得出,在整周模糊度确定的情况下,以载波相位为观测量的定位精度远远高于以伪距为观测量的定位精度。以差分理论为基础,推导了载波相位的单差、双差和三差的公式,并对三种差分方式的优劣进行了对比,总结得出双差是稳定性和精度最理想的一种定位方式。2、对惯性器件的随机误差进行了研究,应用ALLAN方差对STIM300陀螺器件的随机误差做了定量分析,实验结果发现不同温度下陀螺随机误差值不同,且常温条件下得出的随机误差值和仪器出厂参数相当。考虑到实际应用中陀螺随机误差的动态特性,应用动态ALLAN方差对转动条件下光纤陀螺的随机误差动态变化进行分析。3、推导了地固系下惯导的力学编排公式以及惯导误差方程。构建了载波相位差分GPS和惯导的组合卡尔曼滤波方程。用机载实测数据进行了实验,得出在卫星数大于四颗的情况下紧组合精度稍优于松组合。4、分析推导了反向惯导算法和反向卡尔曼滤波算法,利用TFS平滑算法和RTS平滑算法对紧组合算法进行了平滑后处理实验,实验表明平滑对POS后处理精度提高具有很大的作用。本文在原有平滑的基础上提出了SRTS平滑算法,通过对比分析得出,不论在卫星失锁还是正常情况下,新的平滑方法都要稍优于传统的平滑方法。