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本文以“自适应定轨技术”作为理论基础,以GRACE卫星作为研究对象,开展了星载GPS编队卫星自适应实时相对定轨方法研究,目的在于提高实时相对定轨的精度和稳定性。本文的主要工作和结论如下:1.介绍了几何法实时定轨的基础知识;分析了载波相位平滑伪距方法和基于DRVID模型的无电离层影响定轨方法的原理及特点;实现了基于伪距和载波相位的紧密滤波方法。实验结果表明,与载波相位平滑伪距方法相比,基于伪距和载波相位的紧密滤波方法精度更优。总体来说,载波相位的引入将单点定位精度提升至4m以内。2.针对伪距观测值易受噪声影响的特点,分析了抗差估计在单点定位中的作用,介绍了基于DOP值和卡方统计量的单点定位质量检验方法。结合半仿真数据,得出以下结论:在抗差单点定位的基础上设置高度截止角,并根据DOP值检验和卡方检验剔除内符合精度较差的历元,可以提高单点定位的精度,定轨结果与JPL轨道间残差的最大值不超过50m(三维),RMS在4m左右(三维)。3.讨论了动力学模型对实时定轨的影响,实验结果表明:低轨卫星受地球重力场和大气阻力的影响较为明显;而通过增加状态噪声补偿的方式可以吸收动力学模型误差,通常在动力平滑中考虑20-30阶的重力场模型即可满足基本的计算需求。4.研究了基于伪距的星载GPS动力学实时定轨方法;分析了扩展Kalman滤波(EKF)、抗差M-M滤波和抗差自适应滤波算法的特点,及滤波参数对定轨结果的影响。计算结果表明:抗差M-M滤波和抗差自适应滤波均能有效解决EKF的发散问题,降低定轨结果对状态噪声补偿方案的依赖,定轨精度可以达到4m左右,与JPL轨道的最大偏差在X、Y方向不超过30m,Z方向不超过40m。与抗差M-M滤波相比,抗差自适应滤波方法的计算效率和精度更高。5.提出了基于PDOP值的自适应因子模型。与传统自适应引资模型相比,该模型在滤波过程中对观测信息的利用更加充分,自适应因子的构造更为灵活、准确。实验结果表明,采用改进的自适应因子模型可以得到更为平滑的定轨结果,定轨精度有所提高。6.研究了编队卫星的自适应实时相对定轨算法;对比了基线距离对EKF和自适应滤波结果的影响;研究并实现了基于伪距和载波相位观测量的自适应实时相对定轨方法,提出具有先验信息的载波相位相对定轨方法。实验结果表明,基线距离对扩展Kalman滤波的影响更为明显,而伪距、载波相位的自适应实时相对定轨方法结果稳定,相对轨道精度分别为9cm、6cm。本文实现的实时相对定轨方法中,具有先验信息的载波相位相对定轨方法精度最高。