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由于电离层中存在自由电子，故GPS信号穿越这一区域时，并非用真空中的光速行进，而是形成调制信号包络的传播时延，这时延量的数值与传播路径上的总电子含量（沿以传播路径为圆心的单位截面的柱体中包含的自由电子总量）成正比，与载波频率平方成反比。与其相反的是，无线电载波频率的相位传播却比真空中超前，超前的时间量与时延值相等。载波平滑接收机在其滤波器设计中，就考虑了这种因素。电离层的模型在中纬度应用中较为合理有效，这是因为该区域电离层相对较稳定，而在赤道区附近或磁极区，电离层的起伏变化相当大，其特性往往无法用简单的模型加以描述。
所有的用户均可修正其原始伪距的电离层时延。最简单的办法是运用电离层时延的昼夜变化模型，模型参数在导航电文中会不时地加以更新。这一模型的有效精度在中纬度用户测距中约2～5m。
改正电离层时延的另一种方法是使用双频接收机，测量在L1和L2上的两种信号到达时间差，直接通过数学线性处理方法将时延消除。利用这种双频技术和经过很好定标的接收机，提供的测距精度为1～2m。
还有一种方法是依赖近实时的更新，如广域差分GPS（WADGPS）提供差分改正信息，也能达到1～2m的精度。
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