以卫星轨道动力学信息的稀疏参数建模和测量信息的参数化建模为基础的参数化信息融合数据处理技术是实现天地基综合信息网中卫星联合定轨需要突破的关键技术之一。本文以系统科学理论和系统工程技术为指导,以轨道动力学信息的稀疏参数建模和测量信息的参数化建模为突破口,研究联合定轨参数化信息融合的理论、模型与方法,并在基于双星定位系统的近地卫星联合定轨涉及的几个典型研究层次中获得应用。本文的主要工作和创新点如下:1)联合定轨的需求分析及定轨原理建模。通过对联合定轨系统的功能需求和数据需求分析,建立了以定轨系统结构和测量系统特征分析、轨道动力学信息的稀疏参数建模和测量信息的参数化建模、非线性半参数联合估计算法设计、联合定轨精度综合评估为内涵的通用联合定轨数据处理流程,拓展和完善了传统联合定轨的概念内涵和研究外延,在此基础上建立了基于双星距离和观测数据的联合定轨基本模型及其数值融合算法。2)动力学模型稀疏参数建模及高精度表示。针对卫星轨道动力学模型建模误差的存在,改进了传统的卫星轨道动力学模型误差补偿方法,提出了一种物理模型和基于稀疏参数表示和时间序列分析的数学模型相结合的卫星轨道动力学模型高精度表示方法,在分别建立轨道摄动偏差信号的基于小波分解的加权迭代稀疏参数估计算法和轨道摄动残差信号的时间序列参数估计方法的基础上,建立了轨道动力学高精度表示模型的改进的Gauss—Newton迭代求解算法。理论分析和实验结果表明,该建模方法是对物理参数模型建模误差的一种有效补偿,卫星联合定轨精度得到较大程度的改善。3)测量模型误差的非线性半参数建模及精度评估。在建立多测元观测数据的联合定轨多源融合测量模型及其多结构非线性融合处理算法的基础上,针对联合定轨数据处理中的非线性影响因素导致的测量模型误差,提出了一种参数化建模和非参数分量表示相结合的非线性半参数联合定轨模型建模方法,在此基础上建立了参数估值的偏差修正算法和基于数据融合处理的联合定轨精度综合评估方法。理论分析和实验结果表明,考虑测量模型误差的基于正则矩阵补偿的半参数估计方法及其偏差修正算法能够有效改善卫星的联合定轨精度。4)联合定轨应用技术的分层次研究方法。以基于双星定位系统的近地卫星联合定轨作为工程应用背景,提出了联合定轨应用技术的基于观测数据层、模型结构层、策略融合层的分层次研究方法,分别建立了同质观测数据的二步系统误差消除的方差分量估计加权算法以及异质观测数据的方差分量估计和模型结构分析相结合的综合加权算法、基于加权因子的多结构非线性联合定轨模型及其最优加权算法、基于动力学和运动学定轨策略融合的一体化联合定轨模型及其加权融合估计算法,三个层次的最优加权估计算法能够进一步抑制轨道动力学建模误差、测量模型误差等非线性影响因素对联合定轨精度的影响,最终的卫星轨道参数估计精度得到了进一步的改善。