随着卫星定轨技术的发展，实现导航卫星自主定轨对提高整个卫星导航系统的定轨精度和生存能力意义重大。对我国北斗卫星导航系统而言，发展自主定轨技术可有效弥补我国难以建立全球均匀分布地面测控站的定轨缺陷。本文着重研究了基于地面锚固站的卫星自主定轨理论与方法，并通过仿真实验对基于地面锚固站的卫星自主定轨方法进行了验证和相关性能评估，得出了相关结论。本文主要工作如下：1.对国内外卫星自主定轨技术的研究现状作了概述，简单介绍了GPS卫星自主定轨技术的发展历程，并从全球卫星导航系统的发展趋势以及我国工程建设的实际需要出发阐述了发展自主定轨技术的意义。2.总结了基于星间测距的卫星自主定轨理论与方法。对卫星自主定轨的概念、理论基础、工作流程、处理模式等做了介绍，推导了星间测距方程，并给出了基于星间测距的整网自主定轨数学模型，分析了影响自主定轨精度的因素。3.针对星座整体旋转及其相关问题作了具体分析。通过软件仿真分析，得出造成星座整体旋转的主要原因在于卫星轨道升交点的变化。推导了星间距离对卫星轨道根数的偏导数表达式，对表达式分析可知，星间测距对卫星轨道升交点赤经不可观，并且这种不可观性会造成自主定轨解算中法方程组系数矩阵秩亏。4.对基于地面锚固站的卫星自主定轨理论作了具体分析。阐述了基于地面锚固站的卫星自主定轨原理，通过推导星地距离对卫星轨道升交点赤经偏导数的表达式，证明了星地测距对卫星轨道升交点可观，可有效控制星座整体旋转，解决自主定轨解算中的法方程组秩亏问题。通过分析星地距离对卫星轨道升交点赤经偏导数的表达式，得出锚固站位置纬度是影响星地测距对卫星升交点赤经修正程度的重要因素。5.研究了基于扩展卡尔曼滤波的自主定轨分布式算法。采用分布式处理，可避免高阶矩阵求逆，减小了星载处理器的计算量，有利于实时自主定轨。在扩展卡尔曼滤波算法基础上，利用观测误差协方差阵吸收与测量中其他卫星状态关联的误差，将观测方差提升一个值，推导得出了提升观测方差的扩展卡尔曼滤波算法。并将抗差估计理论应用到卫星自主定轨算法中，研究了分布式处理模式下的抗差滤波算法。6.仿真实现了基于地面锚固站的卫星自主定轨。通过仿真实验，验证了基于地面锚固站的卫星自主定轨方法有效可行性，并就锚固站位置和数量、测距噪声和测距频度对自主定轨精度的影响等做了仿真分析，最后验证了抗差滤波在自主定轨算法中的有效性。