在低轨卫星星座实时增强导航中，由于组网过程中低轨卫星过境速度较快，从而导致部分历元下行数据缺失。这一现象使得实时联合处理稀疏站/区域站与低轨卫星星载数据时，常面临低轨卫星的一些必要信息，如姿态信息不完整的问题。而低轨卫星的姿态信息在精密定轨过程中，在力学模型方面，与一些非引力模型相关，例如大气阻力和太阳光压模型。在观测模型方面，天线相位中心的校正需要卫星姿态信息从星固系转换到惯性坐标系。因此研究姿态数据稀疏或者中断情况下的插值算法是低轨/GNSS卫星联合定轨的关键支撑。

国家授时中心研究团队针对此问题，对姿态控制严格的低轨卫星，提出了一种利用中断前名义姿态和实际姿态进行插值的方法，并分别基于稀疏站和区域站联合GRACE-C/D卫星、Swarm-A/B/C卫星以及Sentinel-3A/3B卫星共计7颗科学卫星进行了以下四种姿态方案的联合定轨试验。

方案1：实际姿态四元数完整连续

方案2：姿态四元数每连续1小时中断1小时

方案3：姿态四元数每连续1小时中断2小时

方案4：姿态四元数每连续1小时中断3小时

结果表明，基于稀疏站，利用姿态数据插值方法进行低轨卫星/GNSS联合定轨可以实现GPS卫星2~3厘米的轨道精度和LEO卫星1~3厘米的轨道精度，证明了姿态四元数插值方法的可靠性。基于中国境内区域站和7颗LEO卫星进行联合定轨时，GPS卫星的轨道精度在5~6厘米之间，LEO卫星的轨道精度在5~7厘米之间。

表1 稀疏站条件下，基于4种姿态数据方案联合定轨后低轨卫星的定轨精度

图1 稀疏站条件下，基于4种姿态数据方案联合定轨后GPS的定轨精度