随着卫星应用领域的扩展,低轨重力卫星GRACE的应用也得到充分发展,并且也对卫星轨道的精度提出了更高的要求,其中低轨卫星几何法定轨除了与GPS轨道精度密切相关还和GPS卫星可见数、几何构成、粗差、周跳等因素有关,而GPS卫星可见数、几何结构是动态变化的,会导致几何法定轨精度出现波动,轨道精度不太稳定。在几何轨道的基础上,建立适当的卫星动力学方程,采用动力法对几何轨道进行平滑,可削弱轨道中的偶然误差,提高轨道的精度。同时可保证轨道的连续性,通过轨道积分可以给出任意时刻低轨卫星的位置。本文主要分析背景摄动力误差模型建模方法对低轨卫星GRACE轨道动力学平滑的影响,分别以约化动力学轨道和几何轨道作为观测值,利用动力学模型对其进行平滑。首先对低轨卫星几何轨道和观测数据进行预处理,然后利用数值积分器计算状态转移矩阵和参数敏感矩阵,每个弧段都有卫星初始轨道误差和摄动力参数偏差,利用参数估计方法求解待估参数,改正卫星初始状态和摄动力模型,然后重新积分得到平滑后的轨道。重点分析非保守力实测加速度的尺度模型、偏差模型及估计偏差参数的时间间隔的选择,在以约化动力动力学轨道作为观测值计算时,结果表明:随着估计偏差参数时间间隔的缩短,积分得到的GRACE卫星轨道残差越小,其中偏差参数估计时间间隔为15分钟、尺度模型为对角填充、偏差模型阶数为1阶时所得卫星轨道精度最高,当偏差参数估计时间间隔小于15分钟时得到的轨道残差逐渐增大;在对偏差模型的分析可知,当偏差估计时间间隔增加时,通过选择高阶的偏差模型,也可提高GRACE几何轨道平滑的精度,对于偏差参数估计时间间隔和参数模型两种条件的影响,偏差参数估计时间对于轨道平滑的结果影响较为显著;对于尺度模型的设置可知,尺度模型类型设置小于偏差参数模型和偏差参数估计时间对轨道的影响,偏差参数估计时间间隔较长时应采用全填充的尺度模型,偏差参数估计时间间隔较短可采用对角填充的尺度模型或不考虑尺度参数对轨道的影响。以GRACE卫星几何轨道作为观测值进行动力学平滑时,在偏差参数估计时间间隔为15分钟时、尺度模型为对角填充、偏差模型阶数为1阶的估计策略下,可得平滑后的轨道与JPL发布的约化动力学轨道在三个方向的RMS值分别为1.41cm、1.34cm、1.28cm,可知通过缩短偏差参数估计时间,选择对角填充的尺度模型的估计策略,会有效削弱了几何轨道的偶然误差,提高轨道精度。