北斗卫星导航系统部署了IGSO试验卫星(I1-S),并基于前期的转发式GEO卫星测定轨基础,考虑在I1-S上开展转发式测定轨试验。在这一背景下,本文设计研制了IGSO卫星转发式测定轨系统,并开展了IGSO卫星的转发式测定轨试验研究。同时考虑到,目前卫星双向时间频率传递(TWSTFT)主要使用GEO通信卫星作为信号中继,随着区域卫星导航系统的发展,倾斜地球同步轨道IGSO卫星逐步增多,有效利用IGSO卫星开展TWSTFT是一种重要的资源开拓,特别是对高纬度地区的用户。与GEO卫星不同,由于IGSO卫星与地面站的相对运动速度较大,使得基于IGSO卫星开展TWSTFT时信号传递的上、下行路径不再对称,这会影响到TWSTFT的准确度,这也是用IGSO卫星开展TWSTFT需要解决的重点问题。论文设计了IGSO卫星的转发式测定轨系统,开展了I1-S卫星的转发式测定轨试验,提出了IGSO卫星的TWSTFT方法并开展试验研究。论文主要研究成果和创新点如下:(1)根据I1-S卫星的C波段转发器载荷相关参数,参与设计了IGSO卫星的转发式测定轨系统,重点开展了地面测轨站和卫星的链路计算,并在卫星发射之前,设计了地面站和卫星载荷的地面对接测试方法,开展了地面对接试验,证明链路设计可行。(2)前期的转发式测定轨技术只用于GEO卫星。基于我们研制的IGSO卫星测定轨系统,成功开展了IGSO卫星测定轨试验,将转发式测定轨技术从GEO卫星拓展到IGSO卫星。针对I1-S卫星,开展了转发式测定轨试验,为I1-S卫星精密轨道确定提供试验支撑和数据保障。经试验验证,在使用5MChip码速率时,I1-S卫星的测距精度优于6cm,定轨精度优于1m。(3)传统的TWSTFT只能针对GEO卫星来开展。本文提出了一种基于IGSO卫星的TWSTFT方法,解决了IGSO卫星与地面站相对运动速度较大而引起信号传递路径不对称的问题。该方法主要通过TWSTFT-Modem自发自收通道的测距数据,有效修正因卫星运动引起的误差。用I1-S卫星开展了TWSTFT试验,结果表明,本文基于IGSO卫星的TWSTFT方法的结果与基于GEO卫星的TWSTFT结果符合程度优于0.4ns。同时,通过三站闭合差的方法,进一步分析了本文基于IGSO卫星TWSTFT的性能,三站闭合差的RMS优于0.8ns。(4)地面站设备时延是TWSTFT中重要的误差源。使用实测数据,研究了设备时延与温度等因素的关系。另一方面,基于现有的转发式系统,提出了一种在轨卫星转发器群时延测量方法,并开展了初步试验研究,为进一步改进测定轨精度进行了探索。