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近年来,随着中高轨道的GPS、GLONASS、BDS与GALILEO等GNSS导航系统的逐渐更新或部署完成,多功能的低轨卫星（LEO）星座计划逐渐成为各国竞相发展的热点。我国由此也提出了建设定位、导航、授时、遥感与通信（Positioning,Navigation,Timing,remote sensing,communication,PNTRC）一体化的天基信息服务系统的构想,而建立具备导航、遥感与通信一体化功能的低轨星座,是未来建设的主要目标。导航增强是低轨星座的核心服务能力之一。卫星轨道是GNSS导航系统与低轨导航增强系统的空间基准,是实现导航增强服务的关键基础,但高精度的卫星轨道依赖于全球密集均匀分布的地面跟踪站。我国自主建设多功能的低轨星座,发展低轨导航增强系统,必须充分考虑到国土疆域限制、国防与军事安全以及国际政治干扰等因素造成的难以在全球范围内密集均匀布设地面跟踪站的现实问题,因此,有必要考虑仅基于区域地面站,建立空天地一体化的联合跟踪观测网络,实现GNSS导航系统与低轨增强系统整个高中低卫星网络高精度的轨道确定与时间同步。基于此,本文研究仅有区域少量地面站支持下的高中低卫星网络厘米级精密定轨问题。卫星网络精密定轨所采用的总体技术流程设计为两步:首先,结合区域少量地面跟踪站（Ground Tracking Station,GTS）的GNSS观测数据、部分LEO卫星星载GNSS观测数据、GNSS卫星星间链路数据（ISL）、LEO卫星星间Ka波段测距数据（KBR）以及区域内激光测距数据（SLR）等多层次观测数据,开展多层次观测数据融合下的区域联合定轨,获得中高轨道的GNSS卫星以及参与联合定轨的部分LEO卫星的高精度轨道;然后,基于区域联合定轨产生的GNSS卫星联合星历,开展LEO卫星单独精密定轨解算,获得其他未参与联合定轨的LEO卫星的高精度轨道。该定轨方案所涵盖的主要技术手段包括GNSS/LEO联合定轨、多层次观测数据融合下的联合定轨与LEO卫星星载GNSS精密定轨等。针对这三种定轨技术手段在区域地面站条件下所面临的主要问题,本文开展了深入系统的研究与分析,主要研究内容与成果如下:1、对制约区域少量地面站支持下GNSS/LEO联合定轨精度提高的关键问题开展了详细分析,提出了一系列相应的处理方法:针对GNSS混合星座中GEO/IGSO/MEO卫星空间观测几何强度不同的问题,提出了对GEO与IGSO/MEO卫星的分步定权方法;针对区域少量地面支持下GNSS卫星跟踪弧段短、观测数据少而可能导致定轨解不稳定且精度差的问题,提出了基于初始位置的轨道强约束方法;对于不同LEO卫星的观测数据质量差异性以及编队卫星之间的关联性问题,分别提出采用赫尔默特方差估计近似公式对不同LEO卫星观测数据定权以及构建星间基线开展双差模糊度固定的方法;这些方法累加,构成一套完整的GNSS/LEO综合精化处理方案。2、基于实测数据,开展BDS-2+GPS+8LEO与GPS+12LEO的区域联合定轨实验,对四种精化处理方法进行实验验证,并分析区域联定轨中LEO卫星对不同类型GNSS卫星的定轨增强效果以及测站分布与LEO卫星数目对联合定轨的影响。结果表明:四种精化处理方法可逐步有效提高区域联合定轨精度;四种方法累加,完整的GNSS/LEO综合精化处理方案可使区域联合定轨中GNSS卫星的定轨精度至少提高25%以上。更重要的是,基于GNSS/LEO综合精化处理方案,即便仅有区域少量地面站（5～8站）支持,只要足够数目的LEO卫星参与联合定轨,IGSO/MEO卫星轨道平均精度最终可达到3～8cm水平。3、对GTS/LEO/ISL/KBR/SLR等多层次观测数据的观测特性进行了分析,给出了多层次观测数据融合处理的基本方法,重点阐述了ISL与SLR数据的优化处理策略。基于实测数据,对ISL/SLR优化处理策略进行了实验验证。结果表明:增加估计每颗BDS-3卫星的钟速参数,同时使用ISL轨道与钟差导出观测值参与区域联合定轨,相比于仅采用ISL轨道导出观测值,区域联合定轨中BDS-3卫星的定轨精度可提高20%～30%;而区域联合定轨中SLR数据同时用于估计SLR测站坐标、地球旋转参数以及卫星轨道参数,更能有效提高BDS-3卫星的定轨精度。4、采用ISL/SLR优化处理策略,基于实测数据,开展了BDS-3+ISL+SLR与GPS+12LEO+KBR+SLR区域联合定轨实验分析。结果表明:仅在区域7站、11站与13站支持下,BDS-3卫星重叠弧段轨道平均精度分别达到5.2cm、9.2cm与7.4cm,SLR检核精度分别达到了4.3cm、4.9cm与4.6cm;而区域5站与区域7站支持下,区域联合定轨中GPS卫星轨道平均精度达到了6.5cm与4.9cm。5、对区域联合定轨产生的联合星历的误差特性进行了分析,根据联合星历视线方向误差的缓变特性,提出构建一阶高斯-马尔可夫随机模型,在LEO卫星精密定轨滤波过程中对视线方向误差进行估计的方法,从而削弱星历误差对LEO卫星单独精密定轨的影响。实验表明:该方法可以有效吸收联合星历的视线方向误差,使之对LEO卫星定轨的影响大幅度减小,LEO卫星定轨精度可提高40%以上;基于联合星历的LEO卫星轨道平均精度可达到～10cm水平。6、采用本文精化设计后的区域联合定轨技术以及顾及联合星历误差的LEO卫星精密定轨技术,基于GPS+12LEO+KBR+SLR的实测数据,开展整个卫星网络精密定轨实验研究。结果显示:区域5站与区域7站下联合定轨中GPS卫星轨道平均精度分别达到6.7cm与5.0cm;参与联合定轨的11个LEO卫星的轨道平均精度达到2～7cm水平;基于联合星历,未参与联合定轨的LEO卫星的轨道平均精度分别可达12.3cm与9.9cm。这表明,采用本文提出的精化定轨技术,在仅有区域少量地面站支持的情况下,整个卫星网络都获得了厘米级精度的定轨结果。