低轨卫星在科学研究以及国防军事等方面发挥着重要作用,轨道确定是实现各项应用的前提,人们也对卫星定轨的精度、实时与自主等性能提出了更高的要求。针对低轨卫星高动态的运行特点以及战时特殊任务的需求,本文开展了基于星载GNSS低轨卫星定轨方法的研究。主要研究内容如下:为了获得高质量的定轨观测数据,对原始数据进行了预处理,主要包括精密定轨误差源修正和实时周跳检测。在误差源修正中,首先建立了各项系统误差源改正模型,使用数据统计的方法估计随机误差;然后设计了改正总体方案与算法;再后,求解接收机精密钟差,以通道间的一致性作为评估标准,来检验改正模型的有效性。在实时周跳检测中,联合使用高度角检测、MW组合法和电离层残差组合法对观测数据进行实时监控。最后,使用实际数据对算法进行验证,结果表明:随着误差源改正项的增加,接收机的钟差计算结果趋于一致;周跳检测算法可实时检测出等周和非等周的周跳;综上,本文设计的误差源改正算法和实时周跳检测算法是正确有效的。针对常规导航方法的需求,研究了基于伪距的星载GNSS低轨卫星定轨方法。首先,双频伪距观测值通过几何法计算低轨卫星的位置坐标,将其作为滤波器的观测值,其中迭代过程中进行动态误差源改正,以期得到高质量的观测值;然后,根据卫星受力情况建立状态方程,并通过状态量和观测量之间的关系推导出观测方程;再后,使用扩展卡尔曼滤波器对低轨卫星的轨道参数进行估计;最后,使用实际数据验证算法,结果表明:本文提出的基于伪距的定轨算法可实现实时、自主轨道确定,位置精度在切、法和径向上分别为0.61m、0.43m和1.05m。为了获得更高精度的实时定轨结果,研究了一种基于钟差建模的伪距与载波相位联合定轨方法。首先,利用Allan方差法对GNSS接收机钟差进行建模,并结合轨道动力学模型完成状态方程的建立;然后,双频观测数据进行实时周跳检测,将剔除粗差和周跳的观测值结合轨道初值和精密星历进行高斯牛顿迭代,解算出卫星位置、钟差和整周模糊度,将其作为滤波器的观测值,并推导出观测方程;再后,使用扩展卡尔曼滤波器对状态量进行最优估计;最后,使用实际数据验证算法,结果表明:利用Allan方差法建立的时钟模型为一阶高斯-马尔可夫过程;钟差模型有助于提高定轨径向误差精度;钟差辅助的联合定轨的位置精度在切、法和径向分别为0.23m、0.13m和0.34m,速度精度分别为0.07cm/s、0.07cm/s和0.09cm/s,相比于无钟差建模辅助径向位置精度提高了20.59%、速度精度提高了211.11%。针对在利用他国导航信号时使用受限而无法获得伪距信息的问题,研究了基于载波相位的星载GNSS低轨卫星定轨方法。在扩展卡尔曼滤波器的框架下,利用历元间的差分消除整周模糊度的影响来实现卫星的实时、自主定轨,使用实际观测数据验证算法,结果表明:位置精度在切、法和径向分别为0.57m、0.38m和0.33m。本文提出的低轨卫星定轨方案兼顾了实时、自主和高精度的性能,有望成为现有自主定轨技术的补充。