【正文】 地面 GPS 數(shù)據(jù)進(jìn)行的兩個(gè)初步模擬計(jì)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(cè)軌時(shí)的電離層延遲的高精度改正要求。初步的精度估算和試算結(jié)果表明，這種在局部區(qū)域進(jìn)行有效電離層分層的設(shè)想及給出的實(shí)施方法是可行的。同時(shí)，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(dòng)態(tài)低軌衛(wèi)星的星載單頻 GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)的電離層延遲的變化特性。電離層蝕因子及其影響因子，能夠根據(jù)電離層隨周日、季節(jié)、半年和周年的變化，將適應(yīng)于不同季節(jié)的電離層延遲模型有效結(jié)合起來(lái)。試驗(yàn)結(jié)果表明，利用 ACEVS 研究基于 GPS的隨機(jī)電離層活動(dòng)的監(jiān)測(cè)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(jì)各類利用單臺(tái) (靜、動(dòng)態(tài) )雙頻 GPS 接收機(jī)監(jiān)測(cè)電離層活動(dòng)的方法的參考方案之一。 以上方法盡管是針對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求提出的，但它完全可用于后處理情況。具體包括： 1）研究變樣本自協(xié)方差估計(jì) (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(kuò)展白噪聲理論的基礎(chǔ)上，得到了 ACEVS 估計(jì)的理論和簡(jiǎn)化解式，即變樣本自協(xié)方差估計(jì)的統(tǒng)計(jì)模型參數(shù)估計(jì)解式，進(jìn)而建立了隨機(jī)信號(hào)擾動(dòng)的診斷準(zhǔn)則。 APRI方案的實(shí)施，不需改變 WAAS 原有的整體設(shè)計(jì)思想，對(duì)硬件無(wú)新的要求，只需對(duì)用戶 GPS 軟件稍加改進(jìn)，實(shí)施簡(jiǎn)便，是 WAAS 和單頻 GPS 用戶均可接受和易于實(shí)現(xiàn)的。 2）提出 APRI 方案 通過(guò)設(shè)計(jì)能有效結(jié)合電離層延遲絕對(duì)量和相對(duì)變化量的抗差遞推過(guò)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(jì)公式；分析實(shí)施 APRI 方案的有效途徑。 針對(duì)這種狀況，我們通過(guò)設(shè)計(jì)能有效結(jié)合電離層延遲絕對(duì)量和相對(duì)變化量的抗差遞推過(guò)程，提出了一種可在以上不利條件下有效實(shí)時(shí)改正單頻 GPS 用戶電離層延遲的方法 — APRI 方案。這些問(wèn)題在 WAAS 的實(shí)際運(yùn)行中是難以避免和必須解決的。在以上研究的的基礎(chǔ)上，估計(jì)了利用地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)網(wǎng)建立格網(wǎng)電離層模型的精度，初步探討中國(guó)域內(nèi)擬建立的廣域差分 GPS增強(qiáng)系統(tǒng)，采用格網(wǎng)電離層模型提供電離層改正信息的可行性及有待進(jìn) 一步研究的問(wèn)題。算例表明，新方法通過(guò)采用平均去噪分離方法后處理相位平滑測(cè)碼數(shù)據(jù)，求出儀器偏差并對(duì)需要實(shí)時(shí)處理儀器偏差的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)報(bào)改正，直接利用觀測(cè)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。研究發(fā)現(xiàn)，新方法可有效克服噪聲對(duì)分離儀器偏差的影響，而且儀器偏差相對(duì)穩(wěn)定并可有效進(jìn)行測(cè)段間及數(shù)日間預(yù)報(bào)。利用 GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)求解電離層模型或直接計(jì)算斜距電離層延遲時(shí)，都須慎重處理儀器偏差，不應(yīng)簡(jiǎn)單把其作為噪聲處理 。 （ 2）設(shè)計(jì)了幾種不同的計(jì)算方案，用于分析儀器偏差對(duì)確定電離層延遲的影響的特點(diǎn)。主要包括： （ 1）將參數(shù)固定的三角級(jí)數(shù)函數(shù)電離層模型，擴(kuò)展為更適用于理論研究和實(shí)際應(yīng)用的參數(shù)可調(diào)型廣義形式，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)電離層延遲時(shí)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 。 1. (局部 )電離層延遲的高精度提取 系統(tǒng)論述和分析了影響利用 GPS 觀測(cè)精確提取電離層延遲信息的各類因素。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(diǎn)。本文報(bào)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(cè)及延遲的高精度改正的理論與方法的研究：如何通過(guò)修正靜、動(dòng)態(tài)單、雙頻用戶的電離層延遲影響， 進(jìn)一步改善 GPS 測(cè)量的精度和可靠性；增強(qiáng)型 GPS 廣域差分系統(tǒng)的電離層模擬及利用 GPS 監(jiān)測(cè)電離層的理論和方法等方面。 (7) How to meet the demand of correcting the ionospheric delay of highprecision orbit determination for lowearth satellite using a single frequency GPS receiver 1 Extracting (local) ionospheric information from GPS data with highprecision The factors are systematically described and analyzed which limit the precision of using GPS data to extract ionospheric delays. The precision of determining ionospheric delay using GPS is improved based on the further research of the related models and methods. The main achievements of this work include the some aspects as follows: (1) Based on a simple model with constant number of parameters, which consists of a set of trigonometric series functions, a generalized ionospheric model is constructed whose parameters can be adjusted. Due to the property of selecting the different parameters according to the change law of ionospheric delay, the new model has better availability in the field of the related theoretic research and engineering application. The experimental results show that the model can indicate the characteristic of ionospheric actions, improves further the modeling ability of local ionosphere and may be used to correct efficiently ionospheric delay of the single frequency GPS uses serviced by DGPS. (2) Different calculating schemes are designed which are used to analyze in detail the characteristics of the effect from instrumental bias (IB) in GPS observations on determining ionospheric delays. IB is different from noise in GPS observations. The experimental results show that the effect of IB is much larger than that of the noise on estimating ionospheic delay, and IB can cause ionospheric delay measurements to include systematic errors of the order of several meters. Therefore, one must significantly take notice of IB and remove its negative effect, and should not casually consider IB as part of noise whenever GPS data are used to fit ionospheric model or to directly calculate ionospheric delay. (3)