空间目标探测与跟踪系统是空间资源利用的基础,并且对空间安全具有重要意义。本文对基于卫星集群的空间目标自主探测与跟踪方法展开研究,主要内容包括空间目标探测集群方案设计、集群自主导航方法研究以及分布式空间目标跟踪方法研究三个方面。主要研究工作与成果如下:1、研究了系统远距离探测方式的选择、方案设计与优化。首先,分析了视线测量个数对于目标远距离探测精度的影响;其次,通过设计探测平台轨道构型和相机安装角,在扫描模式下实现双视线探测;最后在同时考虑观测约束条件满足情况和双视线定位等效测距误差的条件下,对探测系统方案进行设计优化。所得到的设计方案在保证目标定轨精度的前提下,可以提供较高的目标覆盖性能。2.研究了基于星间测距的集群自主绝对导航方法。首先,建立基于卫星轨道根数的星间距离测量模型;其次,通过理论推导分析了不同摄动力对于自主导航系统可观性的影响;最后,分析了测量误差以及摄动模型误差等对于自主导航精度的影响。结果表明,当摄动模型误差增大时,自主导航的精度会显著降低。3.研究了分布式空间目标跟踪方法。针对空间机动目标跟踪问题,提出了一种基于衰减因子的分布式信息无迹滤波方法,可以实现对空间机动目标的有效跟踪;针对跟踪过程中存在测量野值与目标机动且无法区分的问题,提出一种基于新息异常检测的分布式信息滤波方法,可以对野值与机动进行判别并作出相应处理;针对有色测量噪声,分别提出了基于状态扩展和测量差分的分布式信息滤波方法,两种方法均可以有效降低有色噪声对于跟踪精度的影响。此外,分析上述方法在不同场景下的目标跟踪性能,验证了所提方法的可行性和优越性。本文的研究可为我国未来天基目标探测与跟踪系统的发展提供良好的理论与技术支撑。