地基手段对中高轨航天器定位精度不高,卫星导航系统的有效导航信号又难以覆盖中高轨区域,导航星座星间链路的成功建设为其扩展应用提供了现实基础。利用导航星座星间链路对中高轨航天器定位可以解决现有手段覆盖性不够和精度不高的现实需求,可以为星间链路扩展应用的其它用户提供示范,还可以为天基网等未来应用积累技术。理论上,用户只要可以收集到足够的测距值,就可以按GPS(Global Positioning System)类似的方式解算用户位置。然而,星间链路是为导航卫星这种具备精确轨道和时间同步信息的合作用户量身定制的,扩展用户并不具备此条件,星间链路的时分体制和GPS码分体制的测距条件也不一致,在此条件下,实现用户定位还是一个难题!由此引出本文的基本问题——在不改变导航卫星硬件条件下,如何利用星间链路实现中高轨航天器定位,围绕这一问题,论文重点研究了如下关键技术问题:1、定位可行性问题。导航卫星发射时分窄波束信号,且用户与卫星处于高速相对运动中,测距时刻信号波束对整个空间而言比较稀疏且动态变化,用户只有接收到足够的有效测量信号才能完成定位。因此,定位可行性分析是中高轨航天器定位的关键问题。2、接收信号捕获问题。有效信号的捕获用户测距的前提,由于扩展用户不具备精确轨道和时间信息,增加了信号搜索的范围,时分体制又要求用户在短时间内捕获信号,在提高捕获速度的同时还要保持较高的捕获概率。因此,接收信号捕获是中高轨航天器定位的关键问题。3、位置直接解算问题。虽然导航卫星数量众多,但扩展用户同一时刻只接收一颗卫星的信号,这与GPS同时与多颗卫星测距不同,用户选择和哪些卫星测距以及测距顺序都会对定位精度产生影响。因此,用户测距直接解算是中高轨航天器定位的关键问题。4、位置联合解算问题。虽然仅使用用户与卫星的测距结果即可定位,但其存在较大的测距误差和位置基准误差,而星间测距结果可以提供导航卫星之间的距离和钟差信息,如果能加以利用,则有可能能提高定位精度。因此,用户测距与星间测距联合解算是中高轨航天器定位的关键问题。为解决上述关键技术问题,论文提出一种基于SSV和星历拟合的可行性分析方法,提出了一种基于载波相位补偿的高灵敏度快速捕获方法,提出了一种基于聚类选星的多历元位置解算方法,提出了一种基于星间测距的星历误差修正方法。这些技术方法可对应解决上述四个关键技术问题,它们均通过了理论分析和仿真验证,证明了技术可行性及有效性,可为星间链路对中高轨用户定位相关载荷的研发提供参考。