低轨(LEO)卫星在大气探测、地球重力场研究等科学领域中有着十分广泛的应用,近年来得到了迅猛的发展。而进行这些科学研究和应用的前提是要获得LEO卫星精确的绝对、相对轨道信息。GPS定位系统由于成本低、全天候、连续观测以及高精度等特点,是目前最合适的低轨卫星精密定轨手段。本文针对基于星载GPS的低轨卫星绝对及相对精密定轨技术展开了研究。论文首先给出了GPS的基本观测模型,对其中的误差来源进行了分析并指出了消除或减小这些误差影响的方法。阐述了简化动力学定轨方法中使用的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的理论基础,并详细给出了低轨卫星在空间运行的动力学模型。其次,论文使用精密单点定位(PPP)的方法,实现了低轨卫星GPS精密定轨仿真平台。详细分析了其中的技术细节,包括精密星历产品的使用、动力学模型的数值积分算法以及滤波器的详细设置,给出了实时定轨算法的流程。针对于该算法中可能存在的会导致定轨精度下降的问题,提出了一种新型的接收机自主完好性检测算法(RAIM)以及一种基于过往实际观测数据统计的观测值噪声建模方法,利用实际数据的计算结果证明,这两种方法能在一定程度上提高定轨的精度。最后,论文研究了在卫星编队飞行环境下基于GPS的星间相对定位技术。实现了基于单差GPS、浮点模糊度估计的双差GPS以及固定整周模糊度的双差GPS相对定轨算法。通过使用GRACE任务的实测数据进行仿真,分别比较了这三种算法的相对定位性能,得出以下结论：基于单差的算法结构简单稳定性高,可以用于实时相对定轨的应用；固定整周模糊度的双差GPS相对定轨算法复杂度高但是定位精度也高,适合后处理精密相对定轨应用。