为提高导航系统的整体性能,新一代卫星导航系统都采用多个载波频率。本文针对GPS多频数据处理理论和应用方法进行研究,为多频数据在高精度测量中的应用提供技术支持。主要研究了多频数据在绝对定位、相对定位、电离层建模以及模糊度确定等方面的应用,所做的工作主要包括:1)针对目前多频数据无法获取问题,详细讨论了数据模拟方法,并在Bernese软件数据模拟模块GPSSIM的基础上经过改造,得到了多频观测数据,经验证与实际观测一致,可用于各种测量用途。2)从相位组合的一般表达式出发,考虑了波长、噪声及电离层因素的影响,给出了GPS多频观测组合系数的选择方法;通过对常见的消电离层组合L3、宽巷组合L5C和基础频率L1相位观测值用于精密单点定位精度的比较,分析了三者的特性。然后用相对定位的例子详细说明了常用的线性组合在Bernese软件相对定位解算各步骤中的作用。3)详细推导了通过三频观测数据消除电离层改正二阶项的组合表达式。基于全球地磁场模型IGRF05和CODE电离层模型,对不同纬度地区消电离层组合中由于忽略电离层改正二阶项引起的残余误差做了分析,结果表明在电子含量较大时,该项改正可以达到2cm,在精密定位中必须考虑。用模拟的三频观测数据通过消电离层组合实现了精密单点定位,比较了双频和三频消电离层组合对精密单点定位的影响,并比较了三频消电离层组合在不同的噪声下对精密单点定位结果的影响。4)在对不同频率电离层残差组合估计电离层模型精度分析的基础上,用实验验证了利用L1/L5电离层残差组合取代原来的L1/L2组合,可以提高电离层建模精度0.1TECU。用全球200个跟踪站的多频模拟数据,利用15阶15次球谐函数拟合,分别得到了L1/L2、L2/L5和L1/L5电离层残差组合得到的电离层模型,比较结果表明:L1/L5组合可有效提高电离层建模精度,而L2/L5组合不能用于电离层建模。5)对几种常见的确定整周模糊度的方法做了详细介绍;选取不同长度基线,用实测数据对两种常用的模糊度分解方法QIF和Melbourne ? Wubbena的可靠性和适用性做了详细分析。针对三频CIR模糊度分解方法,从理论角度分析了电离层和噪声对该方法每一步中模糊度解算的影响,探讨了它们对成功率的影响。6)利用模糊度精度衰减因子(ADOP)评估了不同因素(频率个数、基线长度等)对模糊度确定精度的影响,分析了不同长度基线多频数据对模糊度解算成功率的影响,结果表明:增加多个频率观测数据,对短基线模糊度确定成功率提高不明显,但对于长基线,可以提高约30%。