文 献 综 述

1、电离层延迟量的计算探讨的研究背景与意义

1.1课题的提出

自十九世纪无线电科学产生以来，电离层就与人类的生产和生活息息相关，特别是随着现代通信、计算机、空间、海洋和地球物理等学科在众多相关领域交叉研究和集成应用的迅速发展，许多科学技术的研究和应用与大气对无线电波传播的影响密切相关，比如说近几十年来出现的意GPS、GLONASS、#8220;北斗#8221;和伽利略等为代表的各种基于无线电技术的卫星导航定位系统。信号在卫星传播到地球或低轨飞行器的过程中，经过电离层而产生的路径延迟，即相应的时间延迟，是利用卫星信号进行导航与定位的重要误差源，也一直是相关领域的研究热点。与此同时，电离层延迟是GPS测量中最严重，最棘手的误差源之一，地基GPS用户接收的无线电波信号穿透电离层时所受的延迟影响较为严重!特别是在太阳活动高年和地磁活动异常时期3电离层的延迟影响严重降低了单频GPS的定位精度。而双频GPS观测数据必须通过形成电离层无关线性组合观测自行校正电离层延迟影响!这不仅增大了观测噪声的影响!也给卫星天线相位偏心，卫星钟差和卫星仪器偏差的计算与分离带来很多困难!从而间接地影响和限制了双频GPS的测量精度和定位方法的选择。因此，新的探测技术和方法的不断产生与应用，大大促进了电离层基本理论的发展，也必将带动众多基础研究的进步。

1.2 研究的意义

对电离层延迟量的研究，不仅在保障无线电通信、广播电视、超视距雷达等系统的运行，提高测速、定位、授时和导航等系统的精度，保障航天运动的安全，开发利用太空及维护人类生存环境提供依据等方面有着重要的应用价值，而且对研究日地空间环境及高空大气各层之间的相互关系和作用，认识和研究包括电离层在内的地球空间环境，即行星空间环境的起源和演化过程，也具有重要的科学意义。

2、电离层延迟确定的原理

一般地，只利用地基GPS观测数据确定电离层电子密度随高度变化的剖面是极为困难的，但它们能较好地应用于确定整层电离层延迟。GPS差分观测通常较相应的非差观测具有更好的精度，但不适用于单站电离层延迟的计算和研究，而稍长基线的差分观测，仅包含部分电离层延迟影响，而且这些残余的电离层延迟与相位整周模糊度参数的求解相互制约，难于精确可靠地计算绝对电离层延迟，同时数据的使用率也大为降低。非差几何无关GPS观测更适合求定电离层模型，主要有单频码相位组合电离层延迟观测模型，双频码组合电离层延迟观测模型，相位组合电离层延迟观测模型和相位平滑M码电离层延迟观测模型。仪器偏差和整周未知数的综合影响，给利用GPS相位观测直接计算电离层延迟带来了极大的困难。利用双频GPS码观测直接计算电离层延迟，其精度与可靠性取决于站星仪器偏差的影响。通常利用一段时间的GPS观测和最小二乘拟合技术，确定电离层模型系数，进而提取电离层延迟信息。这类方法的效果，除电离层投影函数的选取和电离层模型所跨越的时空区域之外，主要取决于GPS观测质量，电离层模型的合理性，系统影响因素如仪器偏差的正确处理。选择怎样的电离层模型，如何消除仪器偏差对利用GPS码观测直接计算电离层延迟时的影响，如何确保电离层延迟的计算精度与可靠性等，是精确测定GPS信号的电离层延迟信息所需要顾及的关键问题。

3、常用电离层延迟改正方法分类以及经验模型

3.1 模型的建立与验证