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低轨卫星因为其轨道高度的特殊特点,是最适合承担应用与科学实验的平台与载体,这使得低轨卫星具有重要的战略意义和科研价值。低轨卫星高精度轨道确定是保证其顺利完成各项科学实验任务的前提与基础,星载GPS因其成熟的技术和无可比拟的优势成为实现低轨卫星精密定轨的重要手段。本文围绕基于星载GPS的低轨卫星非差动力学定轨展开研究,通过理论研究,软件实现相关关键算法,并以星载GPS数据为例,分析低轨卫星轨道特点、验证本文理论和软件数据处理精度,在此基础上本文给出一些重要结论。本文的具体工作如下:(1)介绍了星载GPS的观测量与观测方程,重点给出了星载双频接收机无电离层组合观测模型,并分析了其观测误差源和各项误差的改正方法,从观测模型的角度为接下来的定轨问题研究打好基础。(2)从动力学信息和卫星运动状态信息两方面入手详细阐述了低轨卫星动力学精密定轨的原理,给出了轨道求解的数学过程。针对最小二乘批处理方法中钟差参数过多的问题,给出了钟差约化理论模型的公式推导过程和软件实现方法。(3)研究拉格朗日插值法和切比雪夫插值法对IGS精密星历拟合精度的影响,实验证明:采用13阶拉格朗日插值或切比雪夫插值都可以达到低轨卫星精密定轨对GPS卫星位置的精度要求;同时,分析了线性插值和三次样条插值对不同时间间隔的IGS精密钟差的插值性能,实验证明在相同情况下,线性插值法比三次样条插值法的插值精度要高,而且在低轨卫星精密定轨中可采用IGS的30秒精密钟差进行插值,以求得所需时刻的GPS卫星钟差。(4)参与编写、调试、完善并测试了一套基于非差动力学方法的低轨卫星定轨软件平台,本文介绍了软件的功能结构和定轨流程;利用该软件平台分别对国产微纳卫星APOD和国际知名的重力卫星GRACE进行了多天轨道的计算,并对定轨成果进行了精度验证。结果表明:APOD卫星伪距和相位观测值的内符合精度分别约为2m和2.5cm,符合该卫星科研项目需要,基于轨道重叠弧段检验的精度水平优于分米级;GRACE-A卫星伪距和相位观测值内符合精度分别在0.9m和1.2cm,基于轨道重叠弧段检验的精度水平在7cm左右,与PSO标准轨道比较,其三维位置精度约为12cm。