卫星测高是探测海洋动力环境以及海洋重力场的一种重要手段，国际上Topex/Poseidon、Jason-1和Jason-2等测高卫星已经为此提供了大量优质数据。2011年8月，太原卫星发射中心发射了我国首颗测高卫星——HY-2A，其上搭载的各种载荷迄今为止运行情况良好，利用其数据能计算出精密轨道和合格的高度计产品。这一成果极大地促进了我国未来测高卫星HY-2B、HY-2C、HY-2D以及其它测高卫星系统事业的发展。　　轨道设计与精密轨道确定能保证测高卫星高度计的观测数据得到有效利用。一方面，卫星的各个轨道根数满足严格重复地面轨迹轨道的条件，才能保证其对地面点进行周期性的观测;另一方面，海面测高的精度须达到厘米级，这要求事后精密轨道的径向精度同时也达到厘米级。本文针对上述测高卫星的两个轨道问题中的关键技术进行了详细的研究和讨论，并将之应用于HY-2A卫星上。下面是本文主要的研究方法以及成果:　　1.为了避免程序计算中的发散问题，从完全正则化的平均带谐重力场表达式出发，利用拉格朗日行星方程得到各个轨道根数在时间上的导数表达式，结合严格重复地面轨迹轨道的特征，改进了平均轨道根数确定的算法。结果显示:利用改进的算法在计算冻结平均偏心率时，在高阶且偏心率较大的情况下没有出现发散情况;根据改进的确定平均长半轴的算法也能快速正确地给出结果。　　2.将平均轨道根数转换成初始密切轨道根数，从而生成参考轨道。进一步推导了带谐重力场短周期摄动一阶项对各个轨道根数影响的表达式，并给出了一种消除残余摄动项的算法。分别以激光测高卫星ICESAT与雷达测高卫星HY-2A为例，利用自主编写的软件基于31×0阶带谐地球重力场，给出了它们的初始密切轨道参数。经过轨道模拟显示:卫星经过特定周期之后，其星下点都能精密回到初始位置，并且各个轨道参数不会发生长期和长周期的变化，符合测高卫星参考轨道的要求。　　3.通过分析HY-2A参考轨道的严格重复地面轨迹，阐述贝祖定理在计算子回归周期中的应用并给出了相应的计算实例。进一步绘制了HY-2A卫星两种回归模式下的子回归周期分布图，说明了子回归周期的有界分布、线性分布以及对称分布等性质。此外，还分析了子回归周期序列。　　4.分析了非带谐重力场、大气阻力和太阳光压等摄动力对参考轨道和地面轨迹的影响，并给出了相应的调整方案。利用VMSI精密定轨软件基于31×0带谐重力场下的参考轨道，在31×31阶地球重力场下，重新估计了初始轨道参数，从而消除了非带谐重力场摄动对参考轨道影响。然后，分别分析了大气阻力和太阳光压对参考轨道的影响，并给出了相应的轨道机动间隔。　　5.鉴于现有的精密定轨软件VMSI只能直接处理DORIS多普勒观测数据，而不能处理DORIS RINEX3.0文件中提供的相位观测数据，提出了一种将相位数据转换成为相位增量的方法。分别基于相位增量与DORIS多普勒观测数据，利用VMSI软件计算了从2013年6月至2013年8月的HY-2A的精密轨道，然后，将解算出的精密轨道分别用CNES发布的精密轨道和SLR观测量进行了检核。与CNES所发布的轨道相比，径向轨道互差的RMS约为1 cm，其他两个方向的精度均为3 cm左右。基于截止高度角50°的SLR观测量的检核结果显示:CNES的精密轨道的径向精度为1.1 cm，DORIS解算结果的径向轨道精度为1.4 cm。　　6.对HY-2A DORIS/SLR精密定轨中所关心的DORIS天线相位中心改正、DORIS地面站气象数据的准确性、激光反射棱镜距离改正以及太阳磁暴期间定轨的稳定性等问题做了详细分析。　　此外，结合上述内容，独立开发了一套基于高阶重力场的测高卫星轨道设计与轨迹分析软件平台，且完善了海洋二号DORIS结合人卫激光测距精密定轨软件平台。一方面，经验证，测高卫星轨道设计与轨迹分析软件解算结果正确，从而填补了国内在此领域内的研究空白。另一方面，利用VMSI软件，基于DORIS和SLR观测数据解算了HY-2A的精密轨道，径向精度为1 cm，并达到国际先进水平，这实现了我国首颗民用卫星高精度的轨道确定。相关成果能为我国即将发射的测高卫星HY-2B，HY-2C、双星测高系统的轨道设计和优化以及精密定轨工作提供参考。并且，本文给出的基于高阶重力场进行测高卫星轨道设计和优化的严密公式推导步骤以及算法解释，能为相关研究提供一些理论参考。