全球卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的定位精度一直是导航领域研究的热点问题,其中电离层延迟误差是目前对卫星定位精度影响最大的误差源。电离层延迟可以导致GPS在定位过程中产生数米甚至数百米的偏差,因此监测电离层的变化规律与分布特征就变得非常重要。监测电离层VTEC(Vertical Total Electron Content,VTEC)的变化规律对于提高卫星定位精度、预防自然灾害以及深入研究电离层物理等意义重大。目前国际上通常利用经验模型进行全球电离层VTEC的估算,但是大量研究证实:经验模型对于低纬度地区电离层VTEC的估算值与实际测量的电离层VTEC值之间相差较大。桂林地理位置处于低纬度电离层异常地区,故该地区电离层VTEC变化特征复杂,因此利用桂林上空的GPS双频观测数据研究桂林地区电离层VTEC的变化特征对于建立适合于国内低纬度地区的电离层模型具有重要意义。本文主要研究工作如下:(1)介绍了电离层单层模型,详细推导了GPS卫星仰角、方位角以及单层模型穿刺点的计算公式,分析了伪距法与载波相位法计算电离层VTEC的不足之处,并提出了一种利用平滑滤波算法计算VTEC的方法,该算法以载波相位法计算得到的VTEC为基础,以伪距法得到的VTEC与载波相位法得到的VTEC之差的加权平均值作为修正因子,得到最终的电离层VTEC。(2)研究了GPS卫星与接收机的硬件延迟对电离层VTEC求解产生的影响,分析了多种GPS系统硬件延迟反演算法的优缺点,其中包括球谐函数模型法、广义三角级数模型法、网格法、多项式模型法等。(3)结合多项式模型,提出了一种2×2阶多项式函数模型与平滑滤波相结合的算法求解电离层VTEC,同时利用该算法、伪距法以及载波相位法同时处理国家天文台桂林观测站的GPS双频观测数据,并把三种算法的残差图进行对比分析。(4)利用2×2阶多项式函数模型与平滑滤波相结合的算法对2017～2019年桂林观测站GPS双频观测数据进行反演,得到桂林市三年的电离层VTEC强度变化图,并分析总结了桂林地区电离层的周日变化、季节变化、年变化以及空间变化特征。