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GEO卫星覆盖性能好，在WAAS、IRNSS、QZSS、EGNOS、BDS、CAPS等区域增强和区域导航系统中得到广泛应用。GEO卫星精密定轨及预报对高精度的导航和精密实时定位用户来说具有至关重要的作用。因此开展GEO卫星精密测定轨理论与方法研究对卫星导航系统、区域增强系统的建设具有积极的推动作用。GEO卫星与地面相对静止，站星之间几何关系变化小，钟差及测站偏差等系统误差难以分离；系统跟踪站局限于国内，地面观测几何结构不好使轨道精度不高；GEO卫星的频繁机动控制，给GEO卫星精密轨道的确定和预报带来较大困难。转发器式卫星测轨方法具有将卫星轨道和星地钟差分离的优势，被应用于CAPS。本论文围绕上述问题，基于C波段转发测距方法及VLBI、SLR测量方法，在以下几个方面进行深入探讨和研究：1．自发自收及差分模式的GEO卫星定轨预报针对转发模式自发自收数据的径向约束能力强、横向约束能力弱的问题，依据VLBI测量原理、自发自收模式、一发多收模式，提出了转发模式副站与副站差分模式，详细推导了该模式的观测方程及测量矩阵，并克服了副站之间没有直接TWSTFT比对链路，无法直接得到副站站间钟差的问题。利用2005年6月的C波段自发自收测距数据、副站差分数据进行了联合定轨预报试验，C波段转发测距数据单独定轨预报试验，分析了副站差分对轨道横向精度的影响，预报残差与预报轨道差的关系。2．基于国际SLR数据的自发自收轨道精度评估系统建成后，由于租用的GEO卫星上并未安装激光反射器，因此基于CAPS的GEO卫星轨道从未使用SLR数据进行评估；CAPS测站系统差从未基于SLR数据进行标校。本文给出了CAPS中的外环时延测量方法及时延组成要素、转发模式自发自收测距测量模型，并首次利用国际SLR数据对基于CAPS的GEO卫星轨道进行了精度评估，利用国内SLR数据对CAPS测站系统差进行标校；分析了CAPS的测站分布对GEO卫星定轨精度的影响、系统差标校精度。经试验验证，国内激光站的视向检验残差较小，约为0.5m，而南半球激光站的视向检验残差较大,约为3.3m。3. GEO卫星分时观测模式研究针对目前CAPS常规连续观测模式，无法实现1天内对多颗GEO卫星进行观测的问题，论文探究了CAPS在GEO卫星非机动期间的单天线对多颗卫星的分时观测模式及策略；基于2005年6月的转发模式连续观测资料，生成了3种分时观测资料，并最终给出了满足轨道精度优于2m的单天线对多颗GEO卫星的分时观测策略。4. GEO卫星跨机动定轨及预报方法研究为了满足导航用户对于机动期间轨道及机动后轨道快速恢复的需求，在卫星机动期间，通过建立等价的机动力模型，研究跨机动期间的定轨方法和优化策略，保证轨道的连续性。并基于机动前不同时段的C波段观测资料，分析了机动前的资料对跨机动定轨及预报精度的影响，分析了机动后短弧定轨预报与跨机动定轨预报的优劣性。5.基于VLBI与C波段转发测距数据的联合定轨试验GEO卫星机动后短弧资料较少，且C波段自发自收数据横向约束能力弱。论文利用2010年中国VLBI网与C波段测轨网的VLBI和C波段转发测距资料进行了分析处理，为实现VLBI应用于轨道机动后轨道快速恢复提供试验支持。论文进行了C波段转发测距数据单独定轨试验、VLBI时延与时延率定轨试验、联合定轨试验，并分析了不同基线对C波段测站系统差标校精度的影响，单条基线对测距资料定轨预报的影响。