精密轨道与钟差是中高轨道GNSS导航系统与低轨道（LEO）导航增强系统的时空基准，是实现精密定位、导航与授时服务的关键基础；但高精度的轨道与钟差确定依赖于全球密集均匀分布的地面跟踪站。考虑到疆域限制、国家安全以及国际干扰等因素造成的难以在全球密集布设测站的现实问题，将轨道受动力学强约束的LEO卫星作为“天基跟踪站”，开展GNSS与LEO卫星的联合定轨解算，从而弥补地面站的不足，有效提高GNSS与LEO卫星的定轨精度；这种联合定轨方式可以有效降低对地面站的依赖，是仅有区域地面站支持时实现GNSS/LEO高精度定轨一种可行的现实选择。

国家授时中心研究团队对仅有区域地面站支持时如何实现更高精度的GNSS/LEO联合定轨开展了深入研究，提出了三个方面的改进方法：1）针对地面测站对GNSS混合星座中GEO/IGSO/MEO不同类型卫星空间观测几何强度不同的问题，提出对GEO与IGSO/MEO卫星的分步定权方法，即首先对GEO与IGSO/MEO作等权处理，然后对GEO卫星降权并对其轨道强约束；2）针对区域少量地面站对GNSS卫星跟踪弧段短、空间观测几何强度弱而导致的定轨解不稳定且精度差等问题，提出采用GNSS卫星的初始位置序列（根据广播星历或预报轨道计算）作为一定精度的虚拟观测值，对待估的轨道参数进行强约束的方法；3）针对联合定轨中不同LEO卫星星载GNSS数据质量的差异性，提出采用赫尔默特方差估计近似公式对LEO卫星的观测数据定权的方法，以提高联合定轨精度。基于中国境内5-7个测站，分别采用8个LEO与12个LEO卫星的星载观测数据，开展GPS+BDS+8LEO与GPS+12LEO卫星联合定轨实验。

实验结果表明，综合使用这些改进方法后，不同类型的卫星的轨道精度可提高4-50%不等，其中IGSO/MEO/LEO卫星轨道精度提高到3-9cm水平。

图1 区域少量地面站支持下的高中低联合定轨示意图

图2 基于改进方法的区域联合定轨精度提升效果

该研究提出的改进方法，在仅区域少量地面站支持下，实现了高中低卫星厘米级水平的联合定轨，具有重要的应用价值。

该研究成果以《Refinement Methods to Improve Integrated Precise Orbit Determination of GNSS/LEO Satellites Based on Regional Ground Stations》为题发表于卫星导航权威期刊Journal of Geodesy。