为了适应人类航天技术的迅猛发展,各国都在积极完善、建立或筹备各自的跟踪与数据中继卫星系统这一天基测控系统,它以其高覆盖率、高数据率和多目标测控能力在空间技术发展中起到了极其重要的作用。我国的中继卫星系统也已立项,并且还专门成立了负责组织此项工作的部门。本文对各国跟踪与数据中继卫星系统的现状进行了介绍,讨论了中继卫星定轨的相关理论,在此基础上,主要对天地基联合定轨进行了较深入的研究,并用仿真模拟计算的方法对各种定轨的组合模式进行了精度分析与比较,最后针对我国的具体情况,进行了地基定轨和天地基联合定轨的研究,给出了相应的仿真结果。主要结论有:1)在本文的可见性条件下,对于单中继星单低轨星系统的情况,中继星和低轨星间的通视时段在60%以上。若系统中增加一颗中继星,则低轨星与中继星的通视时段在90%以上;若系统中增加一颗低轨星,则中继星与低轨星的通视时段也在90%以上,这对于数据采样和定轨构型都比较有利。2)天地基联合定轨三种模式——单中继星单低轨星系统、双中继星单低轨星系统、单中继星双低轨星系统——下,定轨后卫星的位置精度比初轨提高了两个量级左右,天地基联合定轨对系统内低轨星的位置改进明显优于中继星。其中单中继星双低轨星系统下中继星的定轨精度最高。3)相对于单中继星单低轨星系统,双中继星单低轨星系统由于第二条链路的加入,不但可以节约对中继星的占用时间,而且对测距噪声的要求也有所放宽,并且新加入的中继星的精度也达到了与系统内原有中继星同等的量级;单中继星双低轨星系统由于第二条链路的加入不仅使得系统内原有卫星的精度都得到了提高、缩短了采样时间,而且新加入的低轨星的精度也达到了与系统内原有低轨星同等的量级。4)基于我国的现实情况,设测距精度为1米,本文对单中继星系统分别做了地基定轨和天地基联合定轨的仿真分析。基于本文的研究,建议单星系统初期采用地基三链路模式来定中继星的轨道。因为虽然单中继星单低轨星模式的定轨精度较之地基单链路模式有明显提高,但就本文模拟计算结果来看仍不及地基三链路。