GPS三頻組合觀測量的特征及應用研究①

呂志成，劉增軍，王飛雪

（國防科學技術(shù)大學 電子科學與工程學院衛(wèi)星導航研發(fā)中心，湖南 長沙410073）

0 引 言

GPS由美國國防部于1973年開始研發(fā)，經(jīng)過20多年的研制和試驗，于1995年初具備完全的工作能力［1]。經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展，GPS作為新一代的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)已在軍事、交通運輸、測量測繪、高精度時間比對以及資源勘探等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。為了進一步鞏固GPS在衛(wèi)星導航領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢和提高系統(tǒng)服務質(zhì)量，美國政府在1999年提出了GPS現(xiàn)代化計劃，采取的措施包括在導航信號L2上增加第二個民用碼（L2C）和增設(shè)第三個民用導航信號L5（1 176.45MHz）。通過使用所有三個頻率信號（L1C／A，L2C和L5）的載波相位觀測信息以及差分處理技術(shù)，可以快速獲得高精度的解算結(jié)果。主要針對GPS三頻觀測值的組合形式、特征參數(shù)以及應用前景進行研究。

1 載波相位雙差觀測方程

GPS精密定位一般采用雙差載波相位觀測值作為原始觀測數(shù)據(jù)，形成雙差觀測值的過程中可以極大削弱甚至消除許多空間相關(guān)及測站、衛(wèi)星相關(guān)的系統(tǒng)誤差，減少待估參數(shù)的個數(shù)，從而簡化觀測方程的表達形式。雙差載波相位觀測方程可以表示為

式中：▽Δ為雙差算子；φi為第i個頻率載波相位觀測值，單位：周（i＝1，2，3）；λi為第i個頻率載波波長，單位：m（i＝1，2，3）；R 為接收機與衛(wèi)星間幾何距離，單位：m；dR 為衛(wèi)星軌道誤差，單位：m；I1為L1頻率上的電離層時延，單位：m；T為對流層時延，單位：m；Ni為第i個頻率載波相位整周模糊度，單位：周；εΦi為第i個頻率載波相位觀測噪聲……