目前国际上太空探测呈现快速发展之势，人们对包括太阳系小天体在内的外空间环境给予了越来越多的关注。同时随着大行星卫星运动理论研究工作的深入开展，对自然卫星的动力学模型精度和位置观测的精度也提出了更高的要求。 本硕士学位论文是在对国内外大行星卫星(特别是天王星五颗主要卫星)的运动理论研究和精密定位工作的调查研究基础上，对目前天王星卫星运动理论与CCD精密定位研究工作中存在的主要问题和需求(尤其是近主星的暗弱卫星的定位工作)进行了分析，并主要从以下两个方面进行了改进。 1．为了进一步满足CCD高精度定位观测过程中最佳观测时段选择、观测时刻确定、图象处理中的目标证认以及观测资料分析的需求，采用天王星五颗主要卫星摄动理论模型(Laskar的GUST86)为核心，建立了一套包括卫星位置和运动过程可视化和残差计算等多种功能的计算软件包。 2．为了解决CCD观测过程中个别卫星由于距离主星较近，主星露光时间过长以及自身星等较暗等原因所引起的背景梯度和噪声，使得其图像被主星光晕淹没的问题，提出了一种新的图像处理方法，即二维墨西哥帽小波变换方法。 最后，为了验证上面提出的改进方法的有效性，我们利用这些新方法和GUST86理论模型对1995-1997这三年的观测资料进行了O-C计算。结果显示经本文所提的方法处理后，位置资料的精度有了明显的提高。证明了本工作所给方法和计算程序设计是正确的、可靠的，满足了目前天王星卫星精密定位工作的需求，达到了预期的目的。