【正文】 better obvious law with respect to the other areas on a global scale. Designed a 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 and 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. 中文翻譯 根據(jù)當(dāng)前大地測量、地球物理、空間物理和導(dǎo)航等領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程應(yīng)用中的若干重要 GPS 科研項目的需要，近年來，我們系統(tǒng)研究了電離層延遲的高精度模擬和改正方法。 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。 二、具體研究工作的系統(tǒng)報告，主要集中在以下幾方面 : ① 研究如何利用單臺雙頻 GPS 接收機(jī)的觀測信息確定電離層延遲改正模型，為小范圍的單頻用戶服務(wù)； ② 研究如何實(shí)時分離 GPS 觀測中的儀器偏差與電離層延遲； ③ 研究如何建立較大區(qū)域的電離層格網(wǎng)模型，進(jìn)而初步設(shè)想利用中國地殼運(yùn)動觀測網(wǎng)絡(luò)深入研究我國領(lǐng)域的電離層的電子濃度變化規(guī)律； ④ 研究單頻用戶在不利條件下，如何更好地利用電離層延遲改正信息； ⑤ 研究利用 GPS 監(jiān)測隨機(jī)電離層擾動的基本理論和框架方案； ⑥ 研究如何綜合顧及電 離層的周日、季節(jié)和年變化，進(jìn)一步提高利用 GPS 模擬電離層延遲的能力； ⑦ 研究如何實(shí)現(xiàn)星載單頻 GPS 低軌衛(wèi)星的精密測軌中的電離層延遲改正要求。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。試算結(jié)果表明，它能較好地反映電離層活動特性，提高了局部電離層延遲模擬能力，適用于 DGPS 系統(tǒng)修正其服務(wù)區(qū)域內(nèi)的單頻 GPS 用戶的電離層延遲。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。 （ 3）利用相位平滑測碼數(shù)據(jù)進(jìn)一步精化了儀器偏差分離方法，探討了儀器偏差的穩(wěn)定性 。 （ 4）基于實(shí)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(shí)時分離儀器偏差和求解電離層延遲量的新方案。 2. 一種構(gòu)建大規(guī)模 (區(qū)域性和全球性 )高精度格網(wǎng)電離層模型的新方法 —— 站際分區(qū)法及其在中國的初步實(shí)現(xiàn) 在系統(tǒng)深入研究了格網(wǎng)電離層模型建立原理與方法的基礎(chǔ)上，為避免基準(zhǔn)站網(wǎng)的幾何結(jié)構(gòu)對模型精度估計的影響，充分顧及電離層延遲影響的局部特性，進(jìn)一步提高格網(wǎng)電離層模型的構(gòu)建精度，提出了一種新的格網(wǎng)電離層模型構(gòu)建方法—— 站際分區(qū)格網(wǎng)法。 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(jī)不能有效進(jìn)行實(shí)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(shí)時差分改正效果將受到嚴(yán)重影響。而以往的研究結(jié)果，均為后處理 方法，不能滿足 (準(zhǔn) )實(shí)時處理電離層擾動的要求。 1）構(gòu)建 APRI 方案的理論依據(jù) WAAS 正常運(yùn)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(jī)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。 研究表明，新方案既保留正常條件下差分電離層延遲信息的精確改正效果，也確保了在不利條件下單頻 GPS用戶的電離層延遲改正效果。 4. 檢測隨機(jī)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(jī)電離層擾動中的應(yīng)用 根據(jù) GPS 時序觀測的特點(diǎn)，通過設(shè)計先研究樣本時序變化時隨機(jī)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(shí)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(jī)電離層擾動的基本理論與方法。 2） ACEVS 估計應(yīng)用于 GPS 電離層監(jiān)測的可行性的理論證明與模擬分析 不僅從理論上證明了 ACEVS 應(yīng)用于 GPS 電離層監(jiān)測的可行性，而且利用雙頻GPS 數(shù)據(jù)也成功地模擬了隨機(jī)電離層折射的 ACEVS 估計的特性，并發(fā)現(xiàn)，變樣本自協(xié)方差估計的統(tǒng)計特性對隨機(jī)電離層延遲變化是敏感的；初步討論和分析了GPS 觀測提供的 TEC 變化也適用于 ACEVS 方法應(yīng)用條件 . 3）建立利用 GPS 監(jiān)測隨機(jī)電離層擾動的框架方案 綜合 ACEVS理論及相關(guān)的結(jié)論和 GPS時序采樣的特點(diǎn)，初步給出一種基于 GPS的電離層擾動監(jiān)測的框架方案。電離層擾動的 GPS 探測方案，主要分后處理和實(shí)時兩種情況，靜、動態(tài)實(shí)時方案基本相同，差別主要取決于硬件要求。 5. 利用 GPS 數(shù)據(jù)精確模擬電離層延遲的新構(gòu)想 — — 電離層蝕因子法及初步實(shí)現(xiàn) 提出了 IPP點(diǎn)的電離層蝕因子及其影響因子的概念，給出了簡便的計算方法，進(jìn)而提出了一種利用 GPS 數(shù)據(jù)確定電離層延遲改正模型的新方法 —— 電離層蝕因子法。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(shí)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。 6. 高精度修正星載單頻 GPS 低軌衛(wèi)星的電離層延遲的新對策 —— APRII 方案，即空基 APR 方案 分析了現(xiàn)有方法無法保證高精度和高可靠性地進(jìn)行電離層分層這一嚴(yán)重不足；利用實(shí)測數(shù)據(jù)模擬全球電離層模型和建立高精度區(qū)域格網(wǎng)電離層模型，初步分析了在全球范圍內(nèi)尋找若干個電離層結(jié)構(gòu)和活動相對較有規(guī)律的局部區(qū)域的可行性；設(shè)計了在選定的局部電離層區(qū)域，聯(lián)合處理地基和低軌空基用戶的 GPS觀測數(shù)據(jù)有效進(jìn)行電 離層分層的具體方法，給出了相應(yīng)的精度估計公式。進(jìn)而系統(tǒng)性地提出了一種用于星載單頻 GPS 接收機(jī)精密測軌中電離層延遲改正的綜合方法 — APRII 方案。