随着在轨服务行业的兴起,航天器近距离交会技术也因为其在空间监测、在轨加注、延长航天器寿命等方面的应用价值而得到越来越多的关注。根据在轨服务任务的不同,服务航天器相对目标航天器需要实现不同的服务构型,例如悬停构型、伴随飞行构型等,同时为了满足构型要求,服务航天器需要通过轨道机动实现自身轨道调整。同时随着计算机技术的兴起,利用人机交互软件进行轨道计算、交会算法计算以及任务场景的还原,可以极大的提高操作人员的效率。本文旨在实现在轨服务航天器近距离交会仿真系统,分别从航天器动力学建模、航天器交会算法设计以及航天器仿真软件设计完成系统的开发。主要研究内容如下:针对航天器动力学建模问题,首先建立了时间系统和坐标系统模型用来描述不同参数对应的时间和坐标系;Kepler轨道要素是用来描述航天器轨道的一组参数,在进行轨道计算时需要转换成位置速度矢量的形式;然后建立了轨道动力学模型,分别建立了二体模型和考虑多种摄动的高精度模型,根据实际精度需求可以选择不同的模型;针对航天器近距离交会任务,建立了航天器相对运动模型,用来描述服务航天器和目标航天器在HILL坐标系下的相对状态。针对航天器近距离相对运动构型,利用相对运动模型对影响相对构型的参数进行分析,并且根据影响参数将相对运动分为水滴悬停构型和伴随飞行构型。水滴悬停给定目标航天器和水滴构型周期,为了求解出满足要求的服务航天器轨道和维持水滴构型的轨道机动策略,采用多目标优化的方式,通过迭代得到满足性能函数的最优解。对于伴随飞行构型,根据任务的不同分为进行调整伴随飞行尺度的快速转移构型和进行相对调整的镜像调相构型,利用C-W解析解对构型进行分析,并给出轨道机动策略。针对航天器近距离交会仿真软件,按实际需求将仿真软件分为基础运算、界面显示和场景显示三个模块。基础运算模块集成了轨道动力学模型和近距离交会算法,并通过仿真计算进行轨道计算和算法验证;界面显示提供软件的人机交互界面,实现身份验证、参数设置和结果显示的功能;场景显示通过二维和三维动画场景还原仿真任务。软件在实现过程中引入数据库和网络通信技术,使得系统可以实现分布式部署,提高了软件的实用性。