轨道改进是一种用于确定天体轨道的精密方法。它基于天体的初始轨道，结合大量的观测数据，通过逐步修正轨道要素，最终得出天体的精确轨道。这一方法也被应用于高精度GPS动态定位。自艾萨克·牛顿时代起，科学家们就开始研究如何提高轨道计算的准确性。gaussian在其轨道计算工作中引入了“两个日心向径变分法”，显著提升了计算精度。现代轨道改进主要采用导数改进法，该方法最初由哈泽于1896年提出，并经过勒施奈的改进。1937年，埃克特和布劳威尔开始使用轨道要素改进法，为现代轨道改进方法的发展打下了坚实的基础。

早期的轨道改进主要针对太阳系内的自然天体，且通常处理的轨道弧段较短，天体间的相互作用相对简单。随着计算能力的提升，特别是电子计算机的应用，使得轨道改进能够更精细地考虑天体之间的复杂摄动，并实现多次迭代计算。与此同时，人造卫星的出现带来了新的挑战，如快速运动、强摄动以及实时高精度测轨需求，这些都推动了传统轨道改进方法的完善和发展，并催生了新的测轨方法——统计测轨法。

轨道改进的基本原理较为直观。假设某个天体的初始轨道要素为(j=1,2,...,6)，并拥有N次观测数据(t,F(i=1,2,...,N))，其中F是t、r、θ的函数。在实际计算中，观测所得的F(F)与理论计算的F(F)可能存在差异，这是由于观测误差和轨道要素偏离真实值所致。在轨道改进过程中，通常假定只有轨道要素存在偏差，并且偏差较小，可以忽略高阶项的影响。通过一阶泰勒展开式，可以建立条件方程，然后利用最小二乘法求得轨道参数的改正值δj，进而迭代计算出更加精确的轨道要素。在轨道改进中，偏导数F/δj可以通过差商近似或者简化摄动计算来获得。此外，轨道要素不仅可以是标准的六要素，还可以是其他形式，如无奇点要素；观测数据F也可以是各种组合或投影，以便于计算。

随着现代无线电、激光技术的进步，高精度的人造卫星观测数据被广泛应用在科研领域，如卫星大地测量学、多普勒极移测定等。在这些领域，轨道改进不仅要考虑轨道要素，还需要同时改进测站坐标、地球引力场模式和地极坐标等参数。为了弥补资料归算和运动理论中的不足，以及仪器误差的影响，轨道改进中经常引入误差常数。此外，统计学方法也被用来提高轨道测量的精度，包括最小二乘配置法、分区回归法等。