精密定轨通常采用基于线性估计技术的统计动力学法，因此也称为统计定轨。如果待确定量仅限于卫星轨道本身，则可以称作轨道改进。

精密定轨的参数估计：精密定轨问题在数学上是一个参数估计问题。依照数据处理方式或参数估计方法分为批处理算法和序贯处理算法两类。以经典最小二乘为代表的批处理算法是将所有需要处理的观测资料一起解算，即每次观测结束后，通过处理所有资料来估计或改进某一历元时刻状态量。由于观测数据多，且具有统计特性，因此解算精度较高。通常高精度的事后处理都采用批处理。而以卡尔曼滤波为代表的序贯处理算法是对观测资料逐条进行处理，首先根据一组初始参数建立状态量的初始值，然后将每个新的观测数据与前面估计值结合给出状态的改进值。每处理一个新的数据，就将此过程重复一次，得到的改进参数是此时刻以前所有观测数据的最佳计算结果。序贯处理是一种递推算法，由于每次递推计算只需处理当前的观测值，因而计算效率较高，非常适合于实时处理；另外，由于每次递推都相当于使用了该时刻以前的所有观测数据，因而估值的精度是逐步提高的或收敛的。

包括：卫星精密定轨依赖于高精度、高密度的跟踪测量数据，其技术手段也主要取决于卫星跟踪测量技术。精密定轨的主要技术手段有：卫星激光测距（SLR）、卫星多普勒定轨和无线电定位（DORIS）、精密测距和测速（PRARE）、卫星导航定位（GNSS）等。

SLR的基本原理是通过精确测定激光脉冲从地面观测点到装有反射器卫星的往返时间间隔，再根据光速计算出地面观测点至卫星的距离r。在不考虑各项误差的影响下，和有如下关系：

式中c为光速。SLR系统主要包括地面部分和空间部分。其中，空间部分为带有后向反射棱镜的卫星；地面部分主要由激光器和发射光学系统、望远镜跟踪机架、光子探测系统、时间间隔测量系统、时间频率系统和计算机控制系统组成。SLR技术的主要优点是观测精度高，是精度最高的一种人造卫星观测技术；其缺点主要是受昼夜、天气、环境等观测条件限制，不能进行连续观测，且观测覆盖区域受限。因而主要作为卫星定轨的检核手段。SLR观测卫星按其功能主要包括地球动力学卫星、地球遥感类卫星、导航卫星和科学实验卫星，如LAGEOS-1/2、GFZ-1、T/P、CHAMP、Jason-1/2、GRACE、HY-2A、GPS-35/36、GLONASS、北斗、Galileo等。

DORIS是由法国研制的一种用多普勒测量方式进行卫星定轨和空间无线电定位的综合系统，其基本原理是多普勒效应，即由星载DORIS信号接收机接收来自地面DORIS信标机发射的无线电信号的多普勒频移。DORIS系统由星载设备、固定的定轨信标机组成的观测网、定位信标机、主信标机以及地面有关部门组成，其中星载设备是一个分离式部件，可以安装到不同卫星上。DORIS具有全天候、全自动、数据多的特点，但数据获取及处理速度相对较慢，且地面跟踪网覆盖相对较弱。该系统主要在各类对地观测卫星上获得了良好应用，如SPOT-4/5、T/P、Jason-1/2、ENVISAT、CRYOSAT-2、HY-2A等。

PRARE是由德国发展的双频双程微波主动卫星跟踪系统，其基本原理是通过精确测定卫星至地面站的距离和距离变化率，实现卫星精密定轨。PRARE系统由空间部分、地面跟踪网、主控站、系统监测站及校验站等部分组成。该系统自动全天候采集数据，具有星上数据存储和中央数据预处理功能，可在获得数据后很短的时间内对其进行分析处理，但其全球的测站较少，且较昂贵。PRARE已在METEOR-3/7、ERS-2和中国的HY-2卫星上得到成功应用，但装载该系统的卫星数并不多。

GNSS即全球导航卫星系统的总称，包括美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的Galileo系统、中国的北斗系统，以及一些区域导航定位系统。GNSS用于卫星精密定轨主要包含两个方面：一方面是星载GNSS低轨卫星精密定轨；一方面是GNSS卫星本身的精密定轨。星载GNSS低轨卫星精密定轨是指低轨卫星利用其搭载的GNSS接收机，通过观测其到导航卫星的伪距或载波相位观测值，利用卫星导航定位技术进行轨道确定。由于借助了GNSS系统，只需在卫星上安装星载GNSS接收机即可，其系统组成同GNSS，即导航星座部分、地面监控部分和用户设备部分（GNSS接收机）。因而，这种技术具有成本低、设备轻便的特性，又有全天候、高精度、连续观测的优点，被越来越多地装在用于遥感、气象和海洋测高等应用的低轨卫星上，成为应用最广的低轨卫星精密定轨技术。从1992年发射的T/P卫星上得到首次厘米级精密定轨的成功应用开始，随后的多数低轨卫星上都安装了星载GNSS接收机，如MICROLAB-1、SUNSAT、CHAMP、SAC-C、Jason-1/2、GRACE、ICE-SAT、HY-2A、ZY-3等。

GNSS卫星精密定轨，即导航卫星精密定轨，是指通过对导航卫星进行跟踪观测或利用导航卫星播发的被动测距信号，来确定导航卫星的轨道。导航卫星精密定轨常用的观测数据包括伪距观测量、载波相位观测量、转发式距离观测和SLR观测数据。由于导航卫星播发本身会不断播发伪距和载波相位测距信号，此类数据（GNSS观测数据）覆盖范围大且容易获取，因而在导航卫星精密定轨中应用最为广泛，通常导航卫星精密定轨主要指这种技术。该技术的基本原理是在对导航卫星所播发的多频伪距和载波相位观测值进行各种误差改正的基础上，结合卫星姿态和轨道动力学模型，通过采用特定的数据处理方法以确定其高精度轨道。其与利用导航卫星进行定位可以认为是一个“反向”的过程。转发式距离观测是指在由地面向卫星发射的上行信号中加入导航信号，信号经通信转发器向用户播发，再由用户测量导航信号从转发器到达接收天线的距离。这种方式主要用于地球同步轨道（GEO）卫星的精密定轨。利用卫星导航系统实现载体导航的基础条件是导航卫星的空间位置已知，导航卫星精确定轨是卫星导航系统动行服务的前提，其性能直接影响用户导航定位的精度，因而导航卫星精密定轨是卫星导航系统的核心业务。