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我国正在建设的北斗导航定位系统，将包含5颗GEO卫星和3颗IGSO卫星。印度的IRNSS(Indian Regional Navigation Satellite System)则计划由3颗GEO卫星、4颗IGSO卫星组成。GEO卫星作为导航卫星在导航定位领域中的作用日显突出，对其轨道的精度要求也越来越高。
由于GEO卫星与地面跟踪站相对静止，站星之间的几何结构变化很小，相关的系统误差难以解算与分离。另外，我国的GEO卫星跟踪站限于国内，因此观测网的几何结构强度相当弱，轨道参数估计的法方程系数阵存在严重病态，影响轨道参数解算的稳定性和准确性。
针对北斗卫星导航定位系统对GEO卫星高精度轨道的要求，本文首先从理论上进行了深入的研究，主要围绕如何改善区域测站观测时站星间的观测几何强度、如何处理系统误差、如何在区域测站条件下，提高GEO卫星轨道法向精度等GEO卫星精密定轨的关键技术问题展开研究。在理论与算法研究的基础上，将理论研究成果应用于实践，进行了大量的仿真和实测数据的计算与分析，并且完成了GEO卫星精密定轨软件的研制，为下一阶段开展更深入的相关研究工作打下了坚实基础。
本文主要的工作和贡献包含理论研究、实践应用以及软件开发等三个方面：
1)在理论研究方面：
①针对我国的GEO卫星跟踪观测网的几何结构强度弱，导致轨道参数估计的法方程系数阵存在严重病态，严重影响轨道参数解算的稳定性和准确性的问题，欧吉坤提出镜面投影法的研究思路。以轨道面作对称面(镜面)，将原观测站投影生成虚拟观测站，利用原站星距构成虚拟观测值，原观测值与虚拟观测值联合用于轨道参数估计。本文基于这个思路，利用仿真技术实现了新方法，并用实测数据验证了新方法的效果。计算结果表明，镜面投影法可以大大的增强观测几何结构，改善法方程状态，提高参数估值的精度。
②针对GEO卫星定轨中法方程病态的问题，本文将欧吉坤提出的选权拟合法成功用于解决法方程病态问题。该方法充分考虑到轨道参数先验信息存在的差异，采用了与Tikhonov正则化有所不同的方法，根据参数的先验权信息的可靠程度确定参数的先验权矩阵，或对部分参数适当的约束。本文通过仿真与实测数据验证了该方法在GEO卫星精密定轨中有很好的效果。
③由于GEO卫星相对地面跟踪站，处于相对静止的状态，我国的观测站基本分布在国内，站星之间的几何结构随时间变化很小，相关的系统误差难以解算或分离。本文提出利用GEO卫星星间单差法消除跟踪站接收机钟差以及与测站相关的系统误差的GEO卫星精密定轨方案。通过仿真，详细探讨了相关原理、参数设置、测站分布以及单差选星等关键问题，总结出了适合我国北斗导航系统的优化的定轨方案。
④针对GEO卫星在采用区域测站定轨时，轨道Z向(J2000惯性系下)精度较差的问题。提出GEO与IGSO星间单差消去测站钟差的方案，利用IGSO卫星南北方向较大幅度的位置变化，解决区域测站测定GEO轨道需要站间时间同步问题以及Z向精度不高的问题，提高了GEO卫星精密定轨轨道的精度。通过仿真，研究基于我国国情的IGSO与GEO卫星星间求差的单差精密定轨方法，得出了单颗GEO与IGSO组差以及多颗GEO与IGSO联合定轨有利于改善GEO卫星轨道精度的结论，并提出了优化方案。
⑤考虑北斗导航系统除了包含GEO与IGSO卫星，还包含一定数量的MEO卫星，本文设计一种方案：在MEO卫星上安装北斗接收机，形成GEO与MEO间星间链路与地面测站的观测数据联合定轨，研究了GEO卫星定轨新方案的效果。
2)在实践应用方面：
①利用我国某GEO通信卫星C波段测轨的实测数据，开展了GEO卫星非机动期间的精密定轨及轨道预报等数值计算研究；实测数据处理的拟合结果较好，残差的RMS大都在8cm之内，重叠弧段轨道互差的3D-RMS在1.63-3.08m之间，达到国内先进水平。
②基于GEO卫星在轨期间，受到各种摄动力的影响，轨道会发生漂移，需要频繁的机动的特点开展了GEO卫星机动期间的轨道确定和轨道预报的数值计算研究；并首次利用卫星的遥测参数以及卫星的姿态信息，结合机动期间C波段的实测数据进行GEO卫星机动期间的定轨及预报实验，数据处理的结果得到了相关部门的肯定，达到了国内的先进水平。
3)在软件研发方面：
针对目前我国的GEO卫星精密定轨需求，在GEO卫星精密定轨理论与算法的研究的基础上，结合现有的软件，完成了GEO精密定轨软件(IGG-POD软件)的研制。该软件具有强大功能，包括：仿真激光、伪距、多普勒、C波段测距等观测数据的能力，并能在仿真与实测数据的基础上进行相关理论以及算法研究。该软件很好完成了基于第三方模拟数据的GEO卫星非机动期间精密定轨与轨道预报的任务；同时也进行了基于实测数据的GEO卫星机动以及非机动期间精密定轨与预报的工作，并取得了良好的结果。