随着卫星导航系统的迅猛发展,多频GNSS解算将成为一种常态,目前普遍认为多频数据提高了定位解算的可靠性,有望加快模糊度固定的收敛速度,但是多频GNSS解算的优势尚不完全明确,本文针对三频数据组合在周跳探测与修复中的应用展开论述,主要包括以下五个方面:1.组合观测值的几何模型基本观测方程包含多个误差项,在进行组合系数优化选取时往往难以平衡各项误差的权重,并且不同的应用场合往往也要求不同的组合特性,而目前常用的代数模型常聚焦于某一需求领域的组合量,难以体现所有组合量之间的联系和矛盾,随着导航卫星提供的频点数量增加,代数组合模型的局限性将更加明显。本文构建了三频数据组合的三维几何模型,使用空间坐标系表示所有可能的组合量,并且将观测量组合的代数模型转化为几何模型,将具备某一特性的组合量集合使用坐标点描述,直观描述了不同特性组合系数的分布区域,为优选适用于周跳探测与修复的组合量提供了基础。2.基于组合量的周跳探测模型通过对传统周跳探测方法的分析,明确了周跳探测方法的局限性,提出了评价周跳探测算法的指标。针对阈值确定问题,本文以实际应用需求为导向确定阈值,确保了算法可靠性,避免了“伪周跳”现象中断整周模糊度,同时平衡了阈值与不敏感周跳的矛盾需求,选取较大的阈值保证周跳探测的可靠性,在满足可靠性的基础上尽量提升算法完备性。基于组合量的周跳探测算法,其局限性主要在于存在不敏感周跳。针对不敏感周跳这一主要短板,本文使用三维几何模型描述不敏感周跳的产生原因,以及其分布范围和规律,并列出了常见组合观测量在一定坐标范围内的不敏感周跳,因此如何减少或消除不敏感周跳是周跳探测算法优化的主要方向,同时,对不敏感周跳的研究也是为周跳修复环节中求取周跳整数解作准备。3.多个载波相位组合探测周跳的优化模型目前普遍采用多个GF组合联合探测周跳的解决方案,而过多的GF组合会造成较大的计算压力。针对多个GF组合系数的选取问题,本文基于组合观测量的周跳探测模型,分析了多个GF组合联合探测周跳的几何原理,通过该原理得出增加GF组合量可有效减少不敏感周跳数量的结论,通过实验证明了GF组合数量以两个为宜。两个GF组合的系数选取决定了其探测不敏感周跳的效果。本文通过对公共不敏感周跳分布区域的横截面分析,构建系数与不敏感周跳数量的线性模型,并通过该模型推导了最优的GF组合需满足的条件,经北斗三频实测数据的验证,选取的2个GF组合优势明显,与理论分析结果一致。对于多个GF组合的公共不敏感周跳,本文分析了这类“顽固”的不敏感周跳产生原因,并针对特定的不敏感周跳提出了系数优化模型,选取了对其敏感的组合系数,经实测数据验证,选取的组合系数可以有效探测特定的不敏感周跳,并且该系数优化模型适用于电离层闪烁造成的周跳。4.使用伪距相位组合优化周跳探测算法对特定不敏感周跳的系数优化模型可有效解决“顽固”不敏感周跳中的个别问题,而无法全面探测这类“顽固”的不敏感周跳,也无法完成周跳修复。本文引入伪距相位混合组合作为第三个组合量与载波相位组合联合探测并修复周跳,分析了伪距相位组合探测周跳的几何原理,验证了伪距相位混合组合对“顽固”不敏感周跳的探测作用,并以MW组合为例验证了伪距相位组合与载波相位组合联合探测周跳可将不敏感周跳控制在有限范围内的结论,并在几何模型中研究了伪距相位组合与载波相位组合联合探测周跳的原理,提出了优化方案,实验结果表明加入MW组合后不敏感周跳只有1个。5.使用组合观测量修复周跳针对修复周跳所要求的高可靠性,本文首先求取周跳的估计值,然后求取周跳的整数解。通过三个探测量联立方程组,解出周跳浮点解,并在三维坐标系中分析了估值的精度范围,验证了优选的组合量具备修复周跳的条件,并确定了周跳真值的搜索半径。在搜索区域内遍历搜索所有可能的整数节点,并验证搜索到的整数节点是否满足修复周跳的要求,修复周跳后的历元残差量必须小于一倍中误差,保证了修复周跳后的观测值序列不存在粗差,且存在多个满足条件的真值时不予修复,保障了修复算法的可靠性,最后经北斗三频实测数据验证,加入的周跳均正确修复,不存在多个真值的情况。