北斗卫星导航系统建设取得了长足的进步，实现了高精度导航、定位与授时服务，建立了集基本导航、增强导航为一体的多层级服务体系。与GPS、GLONASS等全球导航系统相比，北斗导航系统在信号体制设计、布站方案以及导航星座构型等多方面存在差异，这些差异一方面源自于建设导航系统的基本需求和基本国情，另一方面也向导航系统主要的业务处理提出了巨大的挑战。　　精密定轨是卫星导航系统中最重要的业务之一，在很大程度上决定了导航系统的服务能力。对于北斗导航系统，仅采用有限范围内的区域跟踪站，星座的观测覆盖能力和定轨几何构型均受到一定影响。同时，混合星座中高轨GEO卫星相对地面静止的特性，也给定轨精度提升带来了困难。因此，在诸多不利因素的条件下如何实现高精度的轨道确定与预报，成为北斗导航系统中需要重点解决的难题，其中高精度的太阳辐射压模型确定是制约北斗卫星轨道进一步提高的主要因素，力学摄动模型的研究需要进一步深化，为此，本论文开展了以下研究工作，主要内容包括:　　1、对导航系统的研究进展和主要技术体制进行了分析。完成了有关导航卫星太阳辐射压、地球辐射压、卫星热辐射和卫星天线电磁辐射的理论、机理研究和建模方法调研，进一步确定了导航卫星太阳光压模型的理论和算法，对各种方法的优缺点及适用条件做出充分的分析与比较，并着手进行模型改进和新摄动力模型的建立，对有多个模型选择的摄动力进行了择优和进一步的开发部署，开发了北斗卫星光压模型软件，建立了数据处理平台，为试验测试准备了条件。　　2、开展了太阳辐射压模型的研究。首先阐述了卫星精密定轨理论及卫星轨道摄动，介绍了受摄运动和卫星直接太阳辐射摄动加速度的机理，分析了星体自身遮挡和阴影对有效面积的影响以及截面积变化对精密定轨的影响，讨论了太阳辐射压对轨道根数长半轴、偏心率的影响。比较了目前已有的导航卫星光压模型，包括经典的理论光压模型、ROCK4/42理论光压模型、AIUB的5参数ECOM光压模型、JPL的GSPM.04模型，并总结了两类模型的优缺点。开展可调节参数半经验模型的研究，阐述了建模方法，分析太阳光压摄动影响因素，根据资料构建GPS BlockⅡF卫星的试验光压模型和北斗卫星半分析经验模型建模，通过大量试验来分析参数估计策略。通过在轨数据验证及结果分析，针对GPS卫星的ⅡF模型对于GPS BlockⅡF卫星的定轨精度在数据缺乏时优于BERN五参数模型，在1天、3天、7天轨道预报的精度也比BERN模型有很大程度的提高，北斗卫星通过利用全球网数据的定轨结果分析，与GFZ产品比较看出BERN模型和SRPM模型GEO卫星在全年定轨中平均1D-RMS精度提高约9.3cm;IGSO和MEO卫星在全年定轨中平均1D-RMS精度提高约5.8cm，通过精密轨道比较统计结果也反映出SRPM模型稍优于BERN模型;SLR检核的统计结果表明IGSO卫星轨道精度提高最多20％，MEO和GEO卫星精度提高约为7％。通过区域网测站数据对北斗卫星进行定轨，从重叠弧段轨道精度和与GFZ事后轨道产品比较发现，SRPM模型定轨结果稍差，SLR检核亦如此，但是在预报中，SRPM模型大大优于BERN模型。　　3、开展了地球辐射压摄动模型研究。探讨了地球辐射压影响机理，分析卫星地球辐射压摄动的在轨变化情况和特性，对GPS卫星地球辐射压摄动进行模型试验及精度分析，同时也对BDS卫星引入地球辐射压后定轨精度进行评估。针对我国卫星导航系统特点，利用地球表层的反照率和红外发射率的分布格网数据，建立精确的地球辐射压模型，并针对BDS卫星加入地球辐射压后定轨精度，利用2015年的全球MGEX站观测数据和测站数据进行BDS卫星的地球辐射压模型验证试验，检验正确性和可靠性。通过试验分析发现，在加入真实地表数据的ERPM2模型后，轨道精度比不加入地球辐射压模型提高约4mm，加入点源ERPM1模型则相应提高约2mm，反映了加入地球辐射压模型后对北斗MEO、IGSO和MEO卫星轨道有一定的精度提升，但量级都较小。　　4、开展了卫星热辐射摄动模型研究。首先研究了卫星热辐射压摄动机理，探讨了分析模型的物理机制和热辐射致力的基本模型Lambert散射，分析热辐射力的模型误差的情况，利用表面平衡温度法分析太阳帆板热致力形成的解析模型，计算了多层隔热材料MLI的热致力和散热面的热致力。通过试验与在轨数据定轨结果对比，并且对摄动加速度及对轨道的影响进行了计算。对于北斗卫星，TRRM模型对GEO卫星（C03除外）、IGSO卫星(C06)均有轨道精度改善，将GEO卫星的平均1D-RM精度提高0.983m(12％)，IGSO卫星的平均1D-RM精度提高0.009m(4％)。对于MEO卫星，TRRM模型是定轨精度平均1D-RMS降低7mm。　　5、开展了卫星天线辐射摄动力模型的研究与试验。针对IGS提供的GPS的卫星天线电磁辐射已有模型值进行了分析，建立了根据电磁辐射功率变化的卫星天线电磁辐射摄动模型，分别对GPS和北斗卫星进行了在轨数据的定轨和精度评估，完成了建模方法研究和验证。对于北斗卫星，ANTM模型对GEO卫星、IGSO卫星均有轨道精度改善，将GEO卫星的平均1D-RM精度提高0.340m(4％)，IGSO卫星的平均1D-RM精度提高0.006m(3％)。对于MEO卫星，TRRM模型是定轨精度平均1D-RMS降低4mm。　　6、对摄动力综合模型开展研究及试验。对北斗三类不同的卫星，将直接太阳辐射压、地球反照辐射压、卫星电磁辐射以及星体自身的热辐射这四种摄动力综合考虑建模即综合光压摄动的数学模型，确定综合光压模型的联合建模策略，针对我国卫星导航系统三类不同轨道GEO/IGSO/MEO进行综合光压建模和测试，对精度进行分析评估。对于地球同步卫星来说，地球反照辐射压的影响很小，在综合考虑时，可以根据量级大小略掉，而卫星电磁辐射和星体自身热辐射量级更小，建模验证就会更难，容易淹没在其他摄动误差之中。另外，MEO/IGSO卫星的动偏及零偏的转换和卫星出地影后的姿态恢复期间都需要单独进行光压建模分析，根据实际情况建立有关条件下的（半）经验光压分析模型。通过试验，综合模型能支撑地面1～3天弧段定轨、2小时预报(空间段用户等效距离误差SIS-URE优于0.25m)。总之，太阳辐射压模型的建立需要结合工程任务的需求以及卫星自身的特点、轨道的运行规律、姿态控制或机动策略来建立适用于在轨实时的综合光压模型。