全球导航卫星系统（GNSS,Global Navigation Satelite Sysyem）可以提供全球、实时和持续的定位服务,包括米级标准定位服务到厘米级精密定位服务。其中,姿态确定是GNSS应用的一个重要分支,凭借着成本低、精度高、实现简单等特点,被广泛应用于航空、航海、陆地车辆驾驶等诸多领域当中,具备广阔的应用前景。然而,在陆地车辆应用中,通常使用低成本的单频GPS接收机,其测量精度较低,而在高楼密集的城市环境中,多径效应和卫星能见度低等外部因素进一步降低了定向精度。由于使用低质量的接收机和存在挑战性的城市环境,使得接收机解算姿态角的效果并不好。为了提高定向测姿性能,本文设计了一种基于MEMS（Micro-Electro Mechanical System）的GPS/BDS双天线组合测姿系统。具体的研究内容如下:（1）精密定位服务的关键是利用高精度载波相位观测。本文基于双差相对定位模型的理论基础上,结合BDS卫星信号特点,推导出GPS/BDS组合双差观测模型,提高定向精度以及应对低卫星能见度场景的能力。（2）GNSS/INS（Inertial Navigation System）组合测姿技术的研究进一步实现可靠定向。利用INS工作不依赖外部信息和GNSS导航误差不随时间积累的优点,研究基于MEMS的组合测姿系统,分析惯性导航系统定向测姿原理以及误差模型,致力于实现低成本、高精度、可靠的定性测姿系统。（3）求解整周模糊度的准确性对于精密定位服务具有重要意义。本文对模糊度的求解流程展开详细的介绍,包括浮点数的估计,整周模糊度的求解和整周模糊度的验证,并着重介绍了整周模糊度搜索过程中常用的经典手段——LAMDBA（Least-squares Ambiguity Decorrelation Adjustment）算法。然后,提出一种改进的整周模糊度搜索方法——附加基线约束、俯仰角约束的LAMBDA算法,极大提高模糊度搜索效率。最后,针对整周模糊度解算得到的姿态角,提出航向角平滑算法,进一步优化定向性能。（4）综合定向原理和算法的研究结果,实现了定向测姿系统的设计开发工作。利用Techtotop的A402-3定向模块为核心硬件部分组成接收机定向板卡,并根据上位机对定向系统的需求,设计了对应的上位机软件,形成了一套可靠的高精度定向系统,并分别在开阔天空场景下以及复杂环境下进行实验验证定向系统和的可行性和准确性。经实验表明,在开阔天空场景下,定向系统具有良好的测姿性能,定向成功率高达99.8%,航向角、俯仰角、横滚角的测量偏差分别为0.08°、0.05°、0.06°。在复杂环境下,航向角、俯仰角、横滚角测量过程中出现较大的偏差为:1.66°、0.97°、1.06°。其性能指标已满足大部分场景的实际需求。