随着空间探索任务的发展,更多的卫星将更加普遍地用于科学研究和探索目标的工作。然而,卫星集群的发展依旧存在诸多方面需要优化。卫星集群中不同的卫星搭载设备可能不同,因而卫星集群功能的实现往往需要整个卫星集群中不同卫星相互配合。卫星实行相应功能需要卫星之间满足特定的拓扑结构,然而卫星集群中的卫星位置信息对于拓扑构成具有重要作用,因此确定卫星间的相对位置是保证卫星集群正常运作的重要条件。传统的卫星集群定位方法中,为了确定成员星位置,大多在卫星上装载定位设备,该方法增加了卫星的负重,当卫星数目较多时,成本较高。特别是微纳卫星,一般质量较小,功能单一,数量较多,搭载定位设备增加额外重量。同时对于大规模卫星集群,传统卫星定位方法需要其他基站辅助,定位实时性差,无法满足卫星实时定位需求。因此,本文提出利用指纹方法实现卫星集群定位,取得了如下创新性成果:(1)针对传统卫星定位方法对大规模卫星集群定位时存在成本较高、实时性差的问题,提出了一种基于位置指纹的卫星集群自主定位方法。基于位置指纹卫星集群自主定位方法通过提前构建指纹库的方式缩短在线定位时间,采集接收信号强度构建指纹库,在线阶段基于指纹库匹配方法确定卫星之间的相对位置。实验验证该方法的定位精度满足卫星集群定位需求,实时性较高。该方法使用KD树提升了整体定位速度,使用小波变换降低了卫星抖动造成的定位误差。(2)针对卫星信号遮挡导致定位结果偏移的问题,提出了一种基于粒子滤波反馈的位置修正的方法。该方法基于自回归滑动平均模型获得预测位置,通过构建卫星位置粒子群与观测接收信号强度匹配的方法修正预测位置。基于权值获取最优预测位置,判断卫星通信状况,反馈修正后位置提前预测卫星轨迹。该方法有效降低了卫星遮挡对定位的影响,提升了整体卫星集群自主定位精度。