精密轨道是现代航天活动和空间应用的基础,随着大地测量卫星和高精度跟踪系统的运用,卫星轨道达到了空前的精度。目前,动力学模型精度是制约航天器轨道计算精度的关键因素。在过去二十年里,人们在地球重力场模型精化、表面力(如太阳辐射压、地球反照)的改进,以及各种用以补偿力模型误差的经验力模型研究方面取得了巨大的进展,为动力学模型精度提升创造了条件。但遗憾的是,大气阻力模型,由于受大气密度和阻尼系数不确定性的影响,尤其是大气密度模型普遍存在的至少15%的误差,已经成为制约航天器定轨预报度精度的瓶颈。目前我国工程领域普遍使用的仍是西方20年前公开发布的模式,长期连续自主观测数据十分匮乏,自主建模的工作尚处于起步阶段。因此,开展我国自主热层大气密度观测数据的处理与标校,全面客观评估现有经验密度模式的精度,研究基于密度观测数据的经验模式修正方法,为后续自主建模工作奠定数据和技术基础,具有重要的现实意义。首先,介绍了国内首颗大气密度探测与精密定轨试验卫星(APOD)的大气密度探测载荷,以及工作原理和原位探测数据处理方法,针对采用经验密度模式的传统标定办法,设计了基于精密轨道和双行根数反演密度的动力学标定方法,并对不同方法进行了比较,结果表明本文给出的标定方法能够显著降低探测数据的系统偏差,同时提高观测数据的独立性和可靠性。其次,针对我国当前广泛使用的Jacchia-Robert和NRLMSISE00系列模式,以及国外针对高精度应用新近开发的JB2008和DTM2013模式,分别从密度数据自身精度和轨道计算效果两个角度,进行了全面系统的精度评估。统计结果表明,同化了最新观测数据的JB2008和DTM2013模式精度优于Jacchia-Robert和NRLMSISE00模式。但受DTM2013模式未公开发布、驱动JB2008模式运行的输入参数延迟发布的制约,选取Jacchia-Robert模式作为后续开展密度模式修正的基础模型。同时,模式精度评估结果为工程应用提供了技术依据和参考。最后,通过分析影响Jacchia-Robert模式密度计算的各个因素,选取零地磁条件下全球散逸层顶温度最小值,以及其球谐展开系数作为模式修正的参数。推导了密度相对于不同修正参数的偏导数,建立了密度修正的条件方程及修正算法。仍然从密度自身精度和轨道应用两个方面,分别利用CHAMP卫星反演密度和快速科学轨道,评估了温度参数常数修正和球谐函数展开修正两种方式的效果。统计结果表明,针对密度数值本身,两种方法均能有效降低密度模式的系统偏差;针对轨道确定,定轨精度总体有改善,但对于轨道预报而言,修正后的模式并不总是能够改善轨道预报精度。针对CHAMP卫星2003年1-2月数据分析,预报24h精度提高占比为64.4%。与此同时,进一步分析了阻尼系数对轨道预报的影响,解释了修正模式没有完全改进预报效果的可能原因。