微小卫星编队是航天领域最为活跃的新技术领域之一。微小卫星编队由数颗物理上相互分离的微小卫星组成,通过星间通信等技术实现卫星之间的相互协作,具有成本低、研制周期短、构型灵活、生存周期长、测量基线长等优点。星间相对测量的性能是影响微小卫星编队能力的决定性因素,主要测量方法包括GPS间接测量和RF自主测量。GPS间接测量虽然技术成熟,但由于GPS信号覆盖范围有限,在中、高轨道以及深空等环境下无法使用,而RF自主测量是通过装载在卫星上的无线电信号收发装置实现编队内部的自主测量,并且可以结合应用场景,设计相适应的测量机制,能够克服GPS间接测量的问题。然而,目前关于星间RF自主测量方法的研究,主要是针对双星编队展开的,尚缺少适用于微小卫星多星编队的可扩展、高精度的多星测量体制,成为制约多星编队发展的瓶颈问题。针对上述情况,本课题提出基于双边双程测量的多星编队星间相对测量体制。围绕测量体制展开研究,以双边双程测量方法的原理为基础,结合卫星编队场景,从理论上对测量性能进行了深入分析,包括频率源的频率偏差、电离层延时、硬件延时、卫星高动态、观测噪声等因素对测距精度的影响。然后在理论分析的基础上,设计并实现了基于该测量体制的星间测量系统,搭建了相应的测试平台,对测量体制进行了实验验证。测试结果表明多星编队星间相对测量系统可以正常、稳定的运行,且在90d BHz载噪比、频率准确度0.5ppm和阿伦方差0.8ppb频率源、时隙时长3s的条件下,测距结果的均值误差为厘米级,均方差为分米级,与理论分析的结果相符合。