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由于卫星轨道测量数据中含有非线性误差，使用传统的最小二乘多项式拟合方法对其进行预处理必然会降低定轨精度。在半参数回归模型的基础上，应用小波阈值去噪算法估计并消除观测数据中存在的非线性误差，提出了基于小波去噪半参数回归模型的卫星轨道测量数据预处理方法，以提高数据预处理的精度。对某卫星USB跟踪数据应用该方法进行了仿真，仿真结果表明：该方法可以分离出观测数据中的白噪声和非线性误差，从而可以在观测数据中消除非线性误差的影响，提高数据预处理的精度。