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随着航天科技的飞速发展,具有成本低、质量轻、性能好、研制周期短、快速灵活等优点的小卫星受到了越来越多的关注。仅短短10年,全球发射小卫星数量就将近500颗,且多数小卫星均承载着特殊的科学任务,如大气遥感、重力探测、海洋测高等。由于卫星体积、负载及研制成本等多方面条件的限制,小卫星大多搭载单频的星载GPS接收机,并借助于星载GPS单频实时定轨手段进行卫星轨道测控。对于星载GPS单频实时定轨来说,电离层延迟是影响其定轨精度的主要误差源之一,研究如何消除或削弱电离层影响对提高星载GPS单频实时定轨精度具有重要意义。鉴于此,本文展开了关于星载GPS单频实时定轨中的电离层改进方法的理论研究,具体研究内容与主要贡献如下:1、在系统介绍实时定轨的基本理论之后,详细讨论了单层电离层模型应用于星载GPS单频伪距法实时定轨时存在的问题,如投影函数、等效高度、比例因子等,并利用仿真实验确定了等效高度和投影函数的最优组合。其后,又针对Chapman函数计算比例因子不准确的问题,提出了实时估计电离层比例因子的单频定轨方法,并利用定轨仿真实验分析了方法的可行性,结果表明:在同时使用精密星历和GIM模型条件下,利用滤波估计比例因子的定轨精度优于利用Chapman函数法的定轨精度0.1～0.3m。2、鉴于应用单层电离层模型时会带入诸多附加参数误差,本文引入了三维电离层模型NeQuick2。分别使用GIM和实测数据对该模型精度进行了评估,并利用三颗不同高度卫星的实测数据模拟实时定轨实验,结果表明:总体上,NeQuikc2改正精度优于Klobuchar模型2TECU左右。当卫星轨道低于500Km时,相比于传统改进的Klobuchar模型,利用NeQuick2改正电离层的定轨精度可以提高0.2m左右,与双频伪距法定轨精度相当。3、针对NeQuick2模型输入值F10.7并不能反映真实的电离层的问题,本文通过附加GIM模型约束确定最优的F10.7,并利用GIM数据对以最优F10.7为输入值的NeQuick2模型精度进行评估,结果表明:以最优F10.7为输入值的NeQuick2模型精度得到有效提高,且太阳活动越强,提高越明显。4、由于电离层模型改正精度有限,传统单频码相组合GRAPHIC方法严重受到周跳影响导致实时定轨处理不稳定等问题,本文提出了利用相位校正电离层改正值的定轨方法,并用2002年的实测星载GPS数据进行了试验验证,结果表明:该方法的实时定轨精度可以达到1m左右,相比利用NeQuick2模型改正电离层的定轨精度有0.2m的提升。星载GPS单频实时定轨电离层改进方法的研究,有助于促进我国对地观测及空间探测事业的发展进程。