低轨卫星的实时轨道确定对于环境监测、机动控制和卫星自主导航等应用领域具有十分重要的意义,星载GNSS技术是实现实时定轨的一种可靠途径。近年来,得益于实时精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)技术的不断发展以及多个GNSS系统的逐步建设和完善,低轨卫星实时定轨的精度有望得到极大提升。然而,低轨卫星定轨与地面精密定位相比有其特殊性,实时PPP和多系统PPP技术应用于低轨卫星定轨的精度和收敛速度尚不明确。此外,低轨卫星的轨道具有可预报性,合理地利用先验轨道信息有助于提升定轨性能。本文围绕如何提高星载GNSS定轨的实时性、精度、收敛速度和稳定性等问题展开研究,从实时运动学精密定轨实现方法、附加先验轨道约束方法和星载BDS/GPS联合实时定轨可行性分析等方面阐述了低轨卫星实时运动学精密定轨方法。主要研究成果和创新点如下:1、分别采用广播星历、超快速产品和实时精密产品,并根据不同钟差采样间隔和观测采样间隔,设计了多种实时定轨方案。算例分析表明,使用广播星历的方案精度约为1 m级,使用IGU产品的方案精度为分米级,使用IGC和CNT产品的方案精度为厘米级,CNT产品略优于IGC产品;钟差采样间隔为5 s与30 s的方案区别不大,5 s略有提升;缩短观测采样间隔有助于提升定轨精度和稳定性,观测采样间隔为1 s的方案较10 s的方案在径向、切向和法向分别能提升精度约9%、9%和4%。相关测试结果可为实际应用时的星历选择、采样间隔设置提供参考。2、针对实时应用背景下LEO可能存在先验轨道的优势,提出了在实时运动学定轨过程中附加先验轨道约束的方案,改善了定轨的精度、收敛速度和稳定性。测试结果表明,附加标准差为1 m的先验轨道约束后,可将径向、切向和法向精度分别提升30.6%、36.5%和43.3%,收敛时间从31 min缩短到4 min;指出理想的先验轨道应当噪声较小且尽可能避免长周期的系统偏差。3、提出了一种基于Sage自适应滤波的先验轨道约束方法,并以3阶Chebyshev多项式外推轨道作为先验轨道,综合形成了一种顾及多项式外推轨道约束的自适应定轨算法。算例分析表明,该算法能改进定轨结果的稳定性,对轨道法向的定轨精度略有提升,并能在接收机短暂失锁需要重收敛时缩短约50%的收敛时间。4、分析了FY-3C星载BDS/GPS双系统接收机的观测数据质量,结果表明,星载BDS观测条件不及星载GPS,BDS可见卫星数超过4颗的时段仅占全天约33.3%;随后对CNES提供的BDS实时轨道和钟差精密产品的质量进行了全面评估,结果表明,当前BDS实时精密产品质量较不稳定,存在中断、跳变等多种问题,精度也有待提高。由此可知,受限于星载BDS通道数不足、BDS-2系统未能全球覆盖以及BDS实时精密产品质量较不稳定等几方面原因,FY-3C实时条件下BDS可用星较少,目前尚不能实现全弧段星载BDS实时运动学精密定轨,BDS/GPS联合实时定轨也以GPS观测量为主。5、基于地面测站数据分别实现了BDS实时PPP和BDS/GPS实时PPP,结果表明:BDS实时仿动态PPP经充分收敛后,在北、东、天方向的最终精度分别可达到3.02 cm、3.24 cm和5.41 cm,平均收敛时间为95.6 min;BDS/GPS实时仿动态PPP的精度则可达到1.56 cm、2.39 cm和4.26 cm,在三向分别提升了48.3%、26.2%和21.3%;平均收敛时间为37.1 min,提升了61.2%。随后基于FY-3C观测数据实现了星载GPS和星载BDS/GPS运动学定轨,星载BDS/GPS较星载GPS稳定性有所改善,径向和切向精度分别提升了8.0%和8.3%,法向精度略有下降,原因主要在于BDS-2星座分布不均和GEO切向定轨精度较差。这说明当观测卫星数充足且BDS轨道钟差产品精度较高时,仅使用星载BDS单系统实现高精度的实时运动学定轨是可行的,而星载BDS/GPS双系统则有望获得更加稳定优越的定轨精度并缩短收敛时间。随着BDS-3全球系统即将建成,星载BDS单系统实现实时精密定轨的未来可期。