【正文】 scheme for bining GPSgrounded data with GPSspaced data to divide efficiently the ionosphere into some layers. Given the corresponding formula of estimating the precision of the scheme. The preliminary precision estimation a nd the experimental results show the possibility and property of the above idea of dividing ionosphere into different layers according to application requirement and its implementation scheme. Based on the above research, the APRII scheme is presented which is a new and bined method of correcting the ionospheric delays of highprecision orbit determination for lowearth satellite using a single frequency GPS receiver. The preliminary experimental results based on two different sets of GPSgrounded data show that the APRII scheme can provide the effective ionospheric delay correction for highprecision orbit determination for lowearth satellite. 。 (4) How to improve the effectiveness of correcting ionospheric delays for WAAS’s users under adverse conditions. (5) How to establish the basic theory and the corresponding framework of monitoring the stochastic ionospheric disturbance using GPS (6) How to improve the modelling ability of ionospheric delay according to its diurnal, seasonal, annual variations based on GPS。地面 GPS 數(shù)據(jù)進(jìn)行的兩個初步模擬計算結(jié)果顯示，利用 APRII 可滿足低軌衛(wèi)星等低軌航天器精密測軌時的電離層延遲的高精度改正要求。同時，由于它 具有很好的描述和區(qū)分電離層日間和夜間的能力，所以很適合模擬高動態(tài)低軌衛(wèi)星的星載單頻 GPS 觀測數(shù)據(jù)的電離層延遲的變化特性。試驗結(jié)果表明，利用 ACEVS 研究基于 GPS的隨機電離層活動的監(jiān)測方法的設(shè)想是基本可行的；所給出的框架方案可作為設(shè)計各類利用單臺 (靜、動態(tài) )雙頻 GPS 接收機監(jiān)測電離層活動的方法的參考方案之一。具體包括： 1）研究變樣本自協(xié)方差估計 (ACEVS)理論 從一般的數(shù)學(xué)意義上建立了 ACEVS 的基本模型，并在進(jìn)一步擴展白噪聲理論的基礎(chǔ)上，得到 了 ACEVS 估計的理論和簡化解式，即變樣本自協(xié)方差估計的統(tǒng)計模型參數(shù)估計解式，進(jìn)而建立了隨機信號擾動的診斷準(zhǔn)則。 2）提出 APRI 方案 通過設(shè)計能有效結(jié)合電離層延遲絕對量和相對變化量的抗差遞推過程，研究了一種新的單頻 GPS 電離層延遲改正方案 (稱為 APR 方案 ,即 Absolute Plus Relative Scheme)；給出了 APRI 方案的精度估計公式；分析實施 APRI 方案的有效途徑。這些問題在 WAAS 的實際運行中是難以避免和必須解決的。算例表明，新方法通過采用平均去噪分離方法后處理相位平滑測碼數(shù)據(jù)，求出儀器偏差并對需要實時處理儀器偏差的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)報改正，直接利用觀測值確定電離層延遲量，待估參數(shù)少、能消除儀器偏差的大部分影響，具有較好的精度，可作為 WAAS 及其他GPS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)確定電離層延遲的可行的參考方案。利用 GPS 觀測數(shù)據(jù)求解電離層模型或直接計算斜距電離層延遲時，都須慎重處理儀器偏差，不應(yīng)簡單把其作為噪聲處理 。主要包括： （ 1）將參數(shù)固定的三角級數(shù)函數(shù)電離層模型，擴展為更適用于理論研究和實際應(yīng)用的參數(shù)可調(diào)型廣義形式，實現(xiàn)了根據(jù)電離層延遲時空變化特征，選擇不同的特征參數(shù)模擬電離層 延遲的影響。進(jìn) 而論述了解決 GPS 的電離層延遲影響的重要性和切入點。本文報告的內(nèi)容，是我們研究工作的部分貢獻(xiàn)，主要涉及基于 GPS 的電離層監(jiān)測及延遲的高精度改正的理論與方法的研究：如何通過修正靜、動態(tài)單、雙頻用戶的電離層延遲影響，進(jìn)一步改善 GPS 測量的精度和可靠性；增強型 GPS 廣域差分系統(tǒng)的電離層模擬及利用 GPS 監(jiān)測電離層的理論和方法等方面 關(guān)鍵詞： GPS 的電離層監(jiān)測 ， 電離層延遲 ， GPS 廣域差分 本文主要包括兩方面的內(nèi)容： 一、研究背景的一般性描述及相關(guān)基礎(chǔ)研究的系統(tǒng)總結(jié)和介紹 ,主要涉及：地球電離層研究意義 , 地球電離層探測技術(shù)與相關(guān)理論研究的內(nèi)容 ,現(xiàn)代大地測量中電離層問題的由來、嚴(yán)重性與新課題 , 地球電離層的基本特性及其對電波傳播的影響， GPS 定位的基本理論與方法，電離層延遲對 GPS 測量的影響， GPS 的電離層延遲改正的基本方法，基于 GPS 的電離層研究的基本原理與方法等。通過對有關(guān)模型和方法問題的深入研究，進(jìn)一步提高了利用 GPS 提取電離層延遲信息的精度。研究表明，儀器偏差對求解電離層延遲的影響遠(yuǎn)大于觀測噪聲的影響，給電離層延遲觀測值帶來高達(dá)數(shù)米的系統(tǒng)誤差。 （ 4）基于實時平均去噪和碼、相位觀測數(shù)據(jù)的加權(quán)聯(lián)合處理的思想，提出了一種實時分離儀器偏差和求解電離層延遲量的新方案。 3. 不利條件下為 WAAS 的單頻 GPS 用戶提供電離層延遲改正 的新方法 —— APRI 方案 在正常條件和平靜電離層區(qū)域， WAAS 能夠滿足單頻用戶的電離層延遲改正要求，但當(dāng)用戶無法正常獲取電離層延遲改正信息時，如在差分系統(tǒng)突然中斷信息發(fā)送或用戶步入無法正常接收差分改正信息的位置等不利條件下，單頻 GPS 接收機不能有效進(jìn)行實時電離層延遲改正，尤其在電離層活動異常區(qū)域如電離層擾動條件下，實時差分改正效果將受到嚴(yán)重影響。 1）構(gòu)建 APRI 方案的理論依據(jù) WAAS 正常運轉(zhuǎn)和正常條件下可提供高精度的電離層延遲改正信息 (絕對量 )，而 WAAS 所服務(wù)區(qū)域內(nèi)的單頻 GPS 接收機在不利條件下也能有效提供電離層延遲變化量 (相對量 )，且在不考慮噪聲影響，可直接計算任意兩觀測歷元間的電離層變化量的近似值。 4. 檢測隨機信號的新理論 —— 變樣本自協(xié)方差估計的提出 及其在 GPS 監(jiān)測隨機電離層擾動中的應(yīng)用 根據(jù) GPS 時序觀測的特點，通過設(shè)計先研究樣本時序變化時隨機電離層折射的自協(xié)方差估計的統(tǒng)計特性，再探討利用 GPS 實時監(jiān)測電離層活動的新方法的思路，從基礎(chǔ)理論的提出到框架方案的建立，系統(tǒng)深入研究了利用 GPS 監(jiān)測隨機電離層擾動的基本理論與方法。電離層擾動的 GPS 探測方案，主要分后處理和實時兩種情況，靜、動態(tài)實時方案基本相同，差別主要取決于硬件要求。研究表明，利用蝕因子法模擬的電離層延遲的改正精度與利用電離層無關(guān)觀測的消除電離層延遲的精度很接近，使得單頻 GPS 觀測的電離層延遲的改正精度有望實現(xiàn)突破性提高，從而接近雙頻 GPS 觀測自校正電離層延遲的精度。進(jìn)而系統(tǒng)性地提出了一種用于星載單頻 GPS 接收機精密測軌中電離層延遲改正的綜合方法 — APRII 方案。 (3) How to establish a large range grid ionosphere model and use the GPS data of Chinese crust movement observation work to investigate the change law of ionospheric TEC of China area