本文系统地研究了基于“北斗一号”卫星载波相位干涉测量原理实现地球静止双星定向的相关技术,主要研究成果包括以下几方面:首先,建立了利用两颗地球静止轨道卫星进行短基线定向的数学模型,分析了载波相位干涉测量的适用条件;采用传统的线性化解析法及蒙特卡洛随机模拟法两种途径对双星定向的精度进行了详细分析,数学仿真结果表明在高纬度地区线性化解析法由于俯仰角误差分析精度略有下降而不太适合;在分析定向精度确定性影响因素的基础上,提出了双星定向精度衰减因子ODOP的概念,揭示了双星定向误差特殊表现的内部机理,对实际工程应用具有重要的指导意义。其次,通过与GPS等多星系统定向关键技术的对比分析,指出双星定向模糊度确定的难度;在分析现有模糊度求解方法的基础之上,研究了基于交换天线思想的转动基线模糊度确定方法,并提出了适合于静基座的定轴转动极大/极小值FARMM法,以及适合于地面运动载体的等效转动极大/极小值ERMM法,前者降低了对转动机构的要求,后者则提高了天线安装的灵活性;同时,提出了一种借助外部辅助信息的模糊度函数搜索法实现单历元双星定向,并分析了对外部辅助单轴姿态信息的精度要求。再次,在基于运动解模糊的思想基础上,充分利用北斗卫星对地静止的特性,提出了一种非共面基线的双星定姿方法,并重点分析了对运动特性的要求,提出通过伴随小幅俯仰扰动的大角度偏航运动方式来有效解决载体平面运动的观测矩阵秩亏问题。数学仿真实验表明:当俯仰扰动幅度不小于5°时,可在30s(1Hz采样率)内以97%的成功率实现双星定姿模糊度初始化,并且利用5m基线可达到偏航0.0742°、俯仰0.0671°、滚动0.0867°的实时姿态解算精度。最后,对双星定向技术进行了工程实现,集成了一套实用的2.55m基线双星定向原型系统。通过大量实验,验证了FARMM与ERMM模糊度确定方法的可行性,以及全面的定向精度指标:在5min内的系统静基座定向重复精度为方位角最优0.007°、俯仰角最优0.006°,初步方位最优绝对精度为0.1038°,以及动态实时定向精度为方位角0.620°、俯仰角0.208°。此外,利用静态短基线及零基线实测数据,对双星载波相位单差噪声特性进行了统计分析,为所建立的双星定向数学模型中的随机模型部分作了实验验证。