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基于双星定位系统的多近地卫星的联合定轨，实际上属于多结构多参数非线性回归模型及其参数估计方法研究的范畴。据此建立了基于双星定位系统的近地：卫星网联合定轨的多结构非线性回归模型，通过引入加权因子讨论定轨模型的加权与参数估计问题，设计了卫星网联合定轨的多结构非线性回归模型的最优加权算法，并进行了两类仿真实验。仿真计算结果表明，基于最优加权的多结构非线性联合定轨建模方法及实现算法能够有效改善联合定轨精度，从实践角度证明了该建模方法的应用价值。