GPS定位技术：整周跳变修复与载波相位测量

本文主要探讨了载波相位法在GPS静态绝对定位中的应用，特别是针对其中的关键问题——整周跳变的修复方法。 载波相位法是GPS定位技术中一种精度极高的方法，它利用接收机接收到的卫星信号的载波相位作为观测量来计算地面点的位置。在该方法中，涉及到的关键参数包括接收机产生的固定参考频率f，光速c，卫星至接收机之间的距离ρ（即待解的未知数），以及整周未知数。除此之外，还需要考虑电离层延迟δρ1，对流层延迟δρ2，卫星钟差δta和接收机钟差δtb等影响因素。 观测方程描述了接收机k对卫星j的载波相位测量关系，这个关系受到各种误差源的影响，包括非整数的相位差和可能发生的整周跳变。整周跳变是指在跟踪卫星信号的过程中，由于某些原因（如信号中断、设备故障等）导致的计数器无法连续计数，当信号恢复后，整周计数可能不准确，但不足整周的相位观测值通常仍然是正确的。 整周跳变的修复是提高定位精度的关键步骤。有多种方法可以处理这个问题： 1. 屏幕扫描法：作业员通过观察每个站、每个时间段、每颗卫星相位观测值的变化率图像来进行人工检测和修复。 2. 高次差或多项式拟合法：通过数学手段，使用高阶差分或拟合多项式来识别和修正整周跳变。 3. 卫星间求差法：利用不同卫星间的相位观测值差异来消除整周模糊度。 4. 双频观测值修复：双频GPS接收机可以提供两种不同频率的观测值，利用它们之间的相位差可以更精确地确定整周跳变。 5. 平差后的残差发现和修复：在数据处理的后期阶段，通过分析平差结果的残差来识别并修复整周跳变。 这些方法各有优缺点，实际应用中会根据具体情况进行选择。对于大规模的GPS测量任务，通常需要结合多种方法，确保数据的完整性和准确性，从而实现高精度的静态绝对定位。在GPS测量和定位领域，整周跳变的修复技术是提高定位精度和数据质量的重要手段，对于测绘工程、地理信息系统（GIS）以及诸多依赖精确位置信息的应用至关重要。