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空间碎片对人类航天活动具有严重的威胁，需要对其进行测量和编目。空间碎片的持续测量及编目管理受其轨道精度的制约，而轨道精度又依赖于测量数据和定轨方法。本文围绕如何提高空间碎片的定轨及预报精度，对空间碎片最新测量技术和精密定轨方法进行研究，在微波雷达测距电离层时延修正、轨道预报误差传递、空间碎片漫反射激光测距数据处理分析及经验力补偿模型应用等方面作出了相应拓展。主要工作如下: (1)雷达测距的电离层时延修正。当雷达对空间碎片进行测距时，雷达波信号(L波段，1000～2000MHz)受到电离层色散效应影响，从而影响测距精度。文中利用GIMs（Global ionosphere maps）全球电离层图和IRI电离层模型对电离层色散效应及其分层进行探讨，参照WAAS电离层网格算法建立雷达信号电离层穿刺模型，可分别结合COD(Center for Orbit Determination)提供的全球电离层图或IRI电离层模型对雷达测距进行事后修正。模拟计算表明电离层时延对微波雷达测距数据影响基本与电离层电子总含量TEC的周日变化一致，即白昼影响大，最大可达20米，夜间影响较小，在5米以内。 (2)漫反射激光测距试验及数据分析。漫反射激光测距(Diffuse ReflectionLaser Ranging)作为空间目标监测的新技术，其测量精度远高于微波雷达或光电探测技术。本文分别基于上海天文台、长春人卫站漫反射激光测距试验系统获取的碎片测距数据，对该技术的数据特点、测距精度进行了分析，并在国内首次初步探讨了单站漫反射激光测距数据在空间碎片精密定轨领域的应用。文中重点对单站、多圈（三圈及三圈以上），7个空间碎片共计29个数据弧段进行了精密定轨及评估，并对多站漫反射激光测距联测进行了模拟。漫反射激光测距数据处理结果表明，两次试验中的激光观测数据测距精度为39cm-228cm，当数据量充足时（3天、4个观测弧段），碎片目标单站定轨精度可达50m。 (3)利用光电模拟数据的空间碎片经验力补偿评估。随着空间探测技术的进步，碎片的测量精度不断提高，测站不断增加，需要进一步提高空间碎片的定轨及预报精度。文中采用TerraSAR-X、Envisat、Beidou G3的精密星历模拟测站对一般空间碎片的光电测量，并基于不同精度的单、多站模拟数据，评估经验力补偿模型对空间碎片轨道及预报精度的影响。根据模拟数据计算结果，对于低轨空间碎片引入经验力模型可使47％的数据弧段解算的轨道精度提升约28％-39％，可使40％的数据弧段预报精度提升约2％-21％，其中三站模拟数据有75％的数据弧段轨道预报精度平均提升约24％。 高精度的观测数据和精确的轨道计算模型是获得空间目标精密轨道及提高其轨道预报精度的基础。空间碎片精密定轨与卫星不同，需要在有限的观测精度和数据条件下，使其轨道精度能满足碰撞及陨落预警需求。漫反射激光测距作为空间碎片的新型探测手段，与其他空间碎片监测装备十几米至几十米的测量精度相比，测距精度显著提高，达到亚米级，在设备探测范围内可对空间碎片目标形成连续的跟踪测量，本文验证了该技术在对碎片高成功率测量中的可行性。随着该高精度测量技术的发展，未来可为非合作空间目标或碎片定轨及碰撞预警提供高精度数据支持;而经验力模型在模拟条件验证了其有效性，未来在实测数据条件下的应用需要进一步研究及验证。