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自Topex/Poseidon(T/P)海洋卫星的首次星载GPS试验取得巨大成功后，越来越多的低轨科学卫星都搭载了GPS接收机，星载GPS凭借其成本低、重量轻，低功耗，全天候、高精度、连续观测等优点，已成为低轨卫星精密定轨的主要手段之一。中国的大气探测、海洋测高等低轨科学试验卫星预计于2008年和2009年发射，相关科学任务的圆满完成离不开精密轨道的支持。在这些卫星上都将搭载用于精密定轨的双频高精度导航接收机，为此，本文就LEO星载GPS精密定轨的理论和方法及其软件实现展开了多方面的研究和探讨，具体内容如下：
1)简述了目前LEO星载GPS精密定轨的研究现状及研究进展；讨论了星载GPS的非差和单差两种观测模型、星载GPS的误差源以及星载GPS观测数据的质量评估；
2)回顾了目前常用的LEO星载GPS精密定轨的基本理论和实现方法；采用单差(SD)和非差(ZD)动力学定轨方法，完善了能较好的完成各类搭载有星载GPS接收机的低轨卫星精密定轨任务的LEO星载GPS精密定轨软件SHORDE—III。若低轨卫星上同时还搭载有加速仪，SHORDE-III还能有效的利用星载加速度资料，提高动力学定轨精度；
3)利用SHORDE-III的单差和非差动力学定轨功能计算了GRACE卫星2003年3月1日至8月31日184天的轨道，非保守力的计算采用了模型化和直接使用加速仪观测数据两种手段，定轨结果的检验采用了分析内符精度、SLR检验、KRB检验和与JPL计算的精密轨道(PSO)比等方法，多种检验结果表明：GRACE卫星的非差定轨精度略优于单差定轨精度，直接使用加速仪观测数据(单差，SDACC；非差，ZDACC)的定轨结果好于模型化非保守力的定轨结果。若以JPL计算的PSO作为参考轨道，GRACE-A和GRACE-B的SD定轨三维位置精度约为(9.88cm，9.94cm)，SDACC定轨三维位置精度约为(7.27cm，7.58cm)，ZD定轨三维位置精度约为(7.09cm，7.16cm)，ZDACC定轨三维位置精度约为(6.72cm，6.90cm)；
4)利用非差动力学定轨方法计算了Jason-1卫星2003年1月7日至2月25日5个cycle的轨道，轨道精度验证采用了分析内符精度，轨道重叠检验，SLR检验以及与JPL和GSFC的定轨结果比较等方法，多种检验结果表明，SHORDE-III对Jason-1卫星定轨径向精度可达2cm；
5)利用非差动力学定轨方法计算了CHAMP卫星2002年8月1日至14日的轨道，通过与GFZ计算的PSO比较和SLR检验得：SHORDE-III对CHAMP卫星的非差动力学定轨精密可达11cm；
6)讨论了GPS卫星星历及钟差精度对LEO卫星精密定轨精度的影响，GRACE卫星实测数据的计算结果表明，IGS事后精密轨道产品定轨精度略好于IGR和IGU两类轨道产品的定轨精度；高频钟差数据有利于提高低轨卫星定轨精度；若采用15分钟采样间隔的GPS精密星历及钟差，SHORDE-III非差动力学定轨精度约10cm，若有高频(30s)精密GPS卫星钟差产品，其定轨精度可提高至7cm左右。