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卫星轨道作为导航系统的空间坐标参考框架,是将在轨运行的卫星作为运动的坐标框架点,卫星轨道的精稳确定对导航系统的精度和可用性起到关键作用,我国正在建设北斗全球导航系统,开展北斗卫星轨道的相关研究意义重大。本文从以下三个方面作为出发点对北斗卫星轨道精度提升开展研究:光压模型改进、多系统融合精密定轨、星间链路支持下的卫星精密定轨,对其中的关键技术开展研究,旨在为北斗全球系统建设提供部分理论支撑,主要完成工作以及创新点如下:1、阐述了卫星轨道问题的研究现状以及不同解法,研究了目前应用最广泛的数值法精密定轨（Precise Orbit Determination,POD）的原理与方法,对具体编程实现中的关键算法进行了详细介绍;广播星历参数确定的轨道是实际轨道的简化逼近,若从力学观点看,可利用主要摄动力决定的运动方程去逼近实际运动方程,在此意义下,GPS类广播星历的摄动参数是有物理意义的,推导了J2项和日月引力摄动影响下的GPS类广播星历摄动参数的理论主值公式,并利用GPS广播星历进行了验证。2、首次从理论与试验分析证明了ECOM 5参数模型在BDS定轨（单天或三天解）中的应用效果是最佳的。ECOM 9参数光压模型是导航卫星定轨中应用最多的经验型光压模型,对该模型在北斗卫星定轨中的应用进行了研究,采用事后精密轨道作为虚拟观测量反演光压参数时间序列,对模型参数进行时间序列分析与显著性检验,其中D、Y、B轴上的常数项和B轴上的调和项共5个参数是显著的,并采用实测数据进行了验证。3、提出了一种不解算ISB参数的GPS/BDS融合PPP函数模型。研究了GPS/BDS融合POD和PPP（Precise Point Positioning）中系统间偏差（Inter-System Bias,ISB）参数的特性,长、短期特性显示ISB参数无法作为固定值从原始观测量中扣除,只能作为参数实时估计,在分析ISB参数特性的基础之上,提出了一种不解算ISB参数的GPS/BDS融合PPP函数模型,新旧模型PPP结果显示:不解算ISB参数,接收机钟差、伪距观测量验后残差以及载波相位观测量的模糊度参数均发生跳变,但是对位置参数的解算没有影响。4、研究了GPS/BDS融合POD的算法,给出了GPS/BDS融合POD的解算流程,对融合定轨和单BDS定轨两种模式下解算的轨道参数、对流层参数、观测量验后残差等对比分析,结果显示GPS/BDS融合POD提高了公共参数（尤其是对流层参数）的解算精度,最终提升了BDS轨道解算精度。5、首次分析评估了北斗新一代试验卫星星间链路观测量的测量精度。北斗新一代试验卫星星座采用了时分体制Ka频段星间伪距测量技术,需要将星间双单程测距观测量归算到同一时刻才能用于定轨和时间同步,研究了星间双向测距归算原理,采用北斗试验星实测数据对Ka波段星间双向测距观测量的精度进行了评估,表明Ka星间双向测距测量噪声约为6-8cm。6、研究了基于法方程叠加的星地/星间联合定轨算法,首次采用北斗试验卫星实测数据评估了北斗星地/星间联合定轨精度。星间链路能够弥补区域布设监测站的缺陷,改善定轨监测的几何构型,介绍了法方程叠加的星地/星间联合定轨的原理与实施流程,采用北斗试验卫星2016年年积日193-207共14天的实测数据进行定轨试验,结果显示:星间链路数据的加入明显提升了仅星地链路定轨的精度,4颗试验星R、T、N三个方向分别提高了51.4%、59.8%、24.3%,对R、T方向的提升尤其明显,对N方向的提升不显著,尤其对MEO卫星轨道精度提升明显。7、研究了地面锚固站支持下的自主定轨流程,首次采用北斗试验卫星实测数据实现了集中式自主定轨。以北京站作为地面锚固站,定轨弧长选为三天,5颗试验卫星自主定轨结果显示:5颗试验卫星重叠弧段精度（三天重叠一天）在R、T、N三个方向RMS约为0.124m、0.855m、0.720m,与同期仅星地链路多站多星定轨结果比较R、T、N三个方向RMS约为0.341m、1.595m、1.743m。8、提出了一种地面连续运行监测站的多路径误差削弱算法,该算法充分利用地面连续运行监测多路径误差与观测量入射方向强相关的特性,对落入一定高度角、水平角格网内观测量的验后残差进行建模,作为该入射方向载波相位观测量的多路径误差,实时PPP或POD时对原始观测量进行滤波以削弱原始观测中的多路径误差,并采用IGS实测数据验证了算法的有效性。9、提出了一种卫星分群抗差估计算法,并应用到GPS/BDS融合PPP中。抗差估计的原理是根据观测量的验后残差对观测量进行重新定权,应用到GPS/BDS融合PPP时应顾及不同系统、不同类型卫星的观测量随机特性,本文提出的算法核心是分系统、分卫星类型考虑观测量的等价权因子,采用GPS/BDS双模观测数据融合动态PPP验证了算法的有效性。