低轨卫星是对地观测和空间环境科学研究的重要平台，确定其高精度轨道对于海洋监测、地球重力场反演、地球电磁场探测、地形测绘、大气及空间环境探测等有着重要意义。近年来，利用全球卫星导航系统（GNSS）确定低轨卫星轨道已成为了研究热点，它能提供与用动力学模型独立的几何轨道，是目前高精度轨道确定的重要方法。
　　然而，由于低轨卫星运动速度快、空间环境变化复杂，其搭载的GNSS接收机对卫星信号的跟踪较为困难，采集到的 GNSS 数据呈现出观测弧段短、数目多、连续性差等特征。这使得利用GNSS确定低轨卫星轨道存在两大难题：一是模糊度难以固定；二是卫星轨道容易受到 GNSS 卫星几何分布的影响，稳定性差。为此，本文提出了基于低轨卫星星载原子钟特性的钟差约束方法以及基于相位小数偏差（UPD）方法的弧段间模糊度拼接方法，并探讨了固定非差模糊度对低轨卫星运动学定轨的影响。这些方法有效增强了数据的连续性，提升了轨道的精度和稳定性。
　　主要的研究工作和结论如下：
　　（1）系统地研究了GNSS低轨卫星运动学定轨理论和方法，包括低轨卫星定轨相关的时间和坐标系统、精密单点定位（PPP）运动学定轨方法、单站模糊度固定方法、定轨中各项误差源、随机模型，以及参数估计方法等，为后续PPP运动学定轨研究奠定了基础；
　　（2）提出了一种基于星载原子钟稳定性的钟差参数约束方法，有效提高了低轨卫星定轨的精度，减少了由 GNSS 卫星几何分布差引起的轨道粗差。利用GRACE卫星一个月的数据对该方法进行了验证分析，结果表明：新方法对PPP浮点解、固定解及实时轨道确定均有明显的改善作用，径向精度可提升20%-40%，切向和法向精度可提升5%-20%；当仅能观测3-4颗GNSS卫星时，新方法使径向、切向和法向单方向精度仍能优于3cm，相对传统方法，径向精度提升约40%-60%，切向和法向精度提升约6%-40%；
　　（3）提出了一种基于UPD方法的弧段间模糊度拼接方法，有效解决了低轨卫星观测弧段短、数据连续性差等难题。利用GRACE卫星数据进行了实验分析，结果表明：弧段间宽巷和窄巷模糊度可以较好地拼接，其中超过70%的窄巷可成功拼接；弧段间模糊度拼接可显著提高轨道精度，实验结果显示径向和切向提升约10%-40%，法向提升50%以上；
　　（4）将 Carrier-range 方法扩展用于低轨卫星轨道确定，并将其结果与星间单差模糊度固定解、弧段拼接方法结果进行了比较分析。结果表明：Carrier-range 与星间单差固定解、弧段拼接方法结果轨道在径向、切向和法向互差不超过6mm，定轨效果相当。