随着科技的发展,人类社会的不断进步,人造卫星及相关技术在生产、生活中得到了广泛的应用。轨道信息作为卫星的基本参数,对于卫星的测控和应用都有着至关重要的作用。但常规轨道确定方法需要地面与卫星通信,如统一S波段系统、激光测距技术、转发测定轨技术等,属于有源定轨。基于有源信号的测定轨技术对卫星载荷有一定的要求,如统一S波段系统定轨、激光测距需要星上具备相应载荷,转发测定轨需要占用转发器资源,无法实现对任意卫星的精密轨道确定。而在无线电监测等领域,需要开展无源测定轨。因此,亟需发展一种无源测定轨技术,即通过被动接收卫星信号的方式实现干涉测量和轨道确定。发展无源测定轨技术对卫星技术的应用和推广有极大的作用。干涉测量技术无需知晓卫星的信号内容和调制方式,只需卫星发射下行信号,就能通过相关处理获得信号到达两站的时间差,进而获得轨道产品。因此该项技术可以用于没有和观测站形成通讯链路的卫星。基于射电源观测发展起来的干涉测量技术,虽然精度较高,但系统复杂、价格昂贵。以此技术为基础,发展仅用于观测卫星的无源测定轨技术,存在大量的关键技术需要攻克,本文针对其做了研究和探讨,论文的主要成果和创新点如下:1.提出了基于通信卫星的共视时间传递方法,发展了北斗GEO卫星精密共视时间传递技术,联合二者实现了被动式站间高精度时间传递连线干涉技术采用共用频率源,站间钟差可以精确测定;而本文方法采用甚长基线干涉技术,各站使用本地原子钟,必须解决站间高精度时间传递的问题,才能进行卫星测定轨。现有的时间传递技术存在一些问题:伪码共视精度较低、PPP技术需要解算模糊度、双向技术需要发射信号。为实现无源测定轨系统的时间同步,本文提出了基于通信卫星的共视时间频率传递技术、基于全向天线\抛物面天线观测的北斗GEO卫星精密共视时间频率传递技术等几项技术,并研究了Vondrak–Cepek平滑方法在上述时间传递方法中的应用,这些技术是被动接收信号的高精度站间时间同步技术,可以为无源测轨技术提供高精度时间产品。2.针对卫星信号强的特点,提出了卫星窄带干涉测量技术,研制了无源测定轨数据采集系统和相关处理原型软件目前干涉时间测量的数据采集系统多是基于射电源观测的,设备带宽高精度高,但数据量大,不便于数据的传输和处理。本文基于软件无线电设备开发了用于卫星干涉时间测量的采集系统并开发了相应的采集软件。该系统的带宽可调,对于卫星发射的强信号,可采用窄带模式采集数据,减少数据量,便于网络传输和数据处理。为验证该系统的性能,本文使用软件无线电设备改造了现有的转发测定轨网的部分天线系统,以此搭建了试验平台并开展了零基线和短基线试验,成功采集到了卫星数据并进行了相关处理,获得了较好的试验结果。3.提出以北斗GEO卫星为校准源的无源测轨系统设备时延改正技术,开展了GEO卫星的无源测定轨试验,验证了该设备时延改正技术的有效性在使用VLBI设备观测卫星时,通常进行射电源和卫星的差分观测,通过已知精确位置的致密射电源来校准卫星观测中的系统差。但是无源测定轨天线系统无法观测射电源,因此需要发展一种基于卫星的系统差改正技术。北斗系统星座中有五颗GEO卫星且可获取到精密轨道产品,可作为无源测定轨技术的参考卫星。但目标卫星和参考卫星角距较大时,无法直接消除系统差。本文提出了一种以北斗卫星为校准源的系统差改正技术,该方法通过参考卫星的精密轨道数据联合站间钟差和大气产品来分离设备时延,从而完成校准。本文基于该方法开展了轨道确定试验,试验表明该方法与射电源校准技术获得的轨道精度相当。