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精密、稳定、可靠的轨道产品是实现导航卫星高精度定位服务的前提条件。我国的北斗卫星导航系统包含了GEO、IGSO和MEO三种类型卫星,其精密定轨更加复杂。导航卫星精密定轨主要采用简化动力学定轨方式,涉及的误差主要包括几何观测误差和动力学模型误差两大类。卫星天线相位中心改正(PCC)误差作为卫星端主要的几何误差源,是卫星精密轨道的参考点(质心)和发射信号的相位中心之间的偏差,不仅会对精密定轨重叠弧段产生厘米级的精度影响,也会对精密定位的参数估计产生厘米级的精度影响(如高程方向和天顶对流层延迟)。卫星动力学模型主要由光压模型来描述,卫星真实的光压摄动力与其几何形状和各面板的光学特性参数、姿态有关。太阳光压较为复杂,且随着卫星位置不断变化,很难用模型改正,目前主要采用光压模型参数进行吸收。如果光压模型存在误差,或不能够很好的表达太阳光压摄动,对精密定轨在径向绝对精度(SLR检核)产生的影响可达20cm。因此,研究卫星天线相位中心改正和光压模型的准确建模与标定,对卫星高精度定轨至关重要。目前,BDS-2 IGSO卫星天线相位中心改正模型的z-offset参数在轨估计结果之间的一致性相对较差,BDS-3卫星在轨估计的高精度天线相位中心改正模型缺失,适用于BDS-3卫星的高精度光压模型缺失,这些都限制了BDS卫星高精度定轨。本文围绕BDS-2/BDS-3卫星天线相位中心改正模型和BDS-3卫星光压模型两方面开展研究,主要研究成果和创新点归纳如下:(1)系统研究了导航卫星PCC建模的理论方法,主要包括卫星PCC与接收机PCC关系、卫星天线相位中心偏差(PCO)函数模型、卫星天线相位变化(PCV)函数模型。归纳总结了GPS、GLONASS、Galileo和BDS卫星PCC模型的建立、发展及更新状况。另外,针对导航卫星光压模型问题,系统研究了建立先验光压模型的基础理论,主要从分析型、经验型和半分析半经验型三类模型进行了综合分析,并研究总结了三类模型的优缺点。(2)针对BDS-2 IGSO和MEO卫星高精度PCO模型参数的估计问题,研究分析了PCO与轨道、钟差参数的相关性,得到了PCO参数估计的影响因素。采用地面实测数据估计了PCO参数并评价了不确定度,探究了IGSO和MEO卫星估计PCO参数内符合精度的差异及其原因,揭示了纯经验光压模型在PCO参数估计中的缺陷。最后从轨道、钟差重叠弧段精度和精密定位精度三方面评价了所构建的PCO模型精度。评估结果表明了IGSO和MEO卫星轨道及钟差重叠弧段精度均有不同程度提升,且高程方向定位精度显著提升了24 mm(30%)。(3)针对BDS-3卫星采用纯经验ECOM1模型精密定轨的SLR残差呈现出随eps角的系统性变化问题,基于CAST卫星粗略的尺寸参数、SECM卫星的尺度参数,通过可矫正Box-wing模型获取了精密的光压摄动加速度,并建立了BDS-3 MEO先验光压模型。实验结果表明:所建立的先验光压模型能显著提升精密定轨精度,使得精密轨道SLR残差随eps角的系统性变化量级从14cm减小到5cm;同时先验光压模型能显著减弱钟差拟合残差随轨道的系统性变化影响。(4)针对x-offset与光压模型参数的强相关性导致的x-offset序列存在“V”形系统差的问题,利用自建的BDS-3 MEO卫星先验光压模型,结合对D0参数施加合理的约束,消除了x-offset序列的系统性变化误差。建立了BDS-3 MEO卫星过渡信号组合(B1I/B3I)和新信号组合(B1C/B2a)的PCC模型,并对其不确定度进行了分析。另外,在评定卫星端PCC模型不确定度时通常忽略接收机端PCC误差的影响,由此造成了不能客观评价模型精度的问题。本文利用接收机不同的PCC模型估计得到z-offset参数之间的差异,填补了接收机PCC误差对卫星端PCC估计的不确定度问题。(5)针对BDS-2/3卫星联合定轨精度提升问题,从载噪比、多路径及噪声特性两方面评估了BDS-2/3卫星的过渡信号(B1I/B3I)和新信号(B1C/B2a)的性能特征。对比分析了BDS-3卫星采用过渡信号和新信号PCC模型的精密定轨精度。综合验证了本文自建的先验光压模型和精化的PCC模型对BDS-2/3定轨精度的影响。最后将本文精化的BDS-2/3卫星PCC模型与北斗官方发布的地面标定PCO模型进行了对比,结果表明本文模型相比地面标定模型在高程方向定位精度提升了9.5mm(37.2%)。