当今世界各国的卫星发射任务越来越密集,频繁的航天活动造成地外空间中除数量有限的有效载荷以外,存在大量无效载荷和空间碎片,挤占有限的空间资源,造成卫星碰撞事故时有发生。因此,为保证卫星在地外空间的安全运行,进行卫星的碰撞风险评估和规避策略设计具有重要意义。本文以圆轨道卫星的碰撞概率估计及规避策略设计为研究目标,主要研究内容如下:针对卫星状态误差的空间传播问题,首先由卫星高精度轨道动力学模型出发,研究卫星相对运动理论,推导线性化方程并求解该方程得到卫星间相对运动的状态转移矩阵。基于状态转移矩阵,分析卫星轨道位置误差和速度误差的传播特性。针对卫星碰撞概率估计及预警问题,基于三维高斯分布,推导卫星碰撞概率表达式并简化计算方法,将卫星相遇期间的位置关系投影到相遇平面以实现降维运算。针对误差信息不明确的问题,提出通过对最大碰撞概率进行分析解决,分析了相对位置、误差标准差及联合包络半径对碰撞概率的影响,推导了卫星最大碰撞概率表达式。针对卫星规避策略设计问题,首先从卫星碰撞概率的阈值要求,分析卫星危险阈值和期望阈值问题。从减小能量消耗的原则出发,并结合最大碰撞概率的影响分析,设计基于最短机动距离的碰撞规避策略,并推导最短机动距离的计算式以及规避机动速度的表达式。开发了卫星防撞规避软件,对软件的模块组成和运行流程进行说明,对本文研究的碰撞概率估计和规避策略设计在软件中的应用进行了介绍,并给出卫星防撞规避软件应用实例。论文从实际工程角度出发,研究了卫星碰撞概率估计与规避策略设计问题,解决了卫星碰撞概率计算与预警问题,给出了有效的卫星规避机动方法,在防撞规避软件中得到了具体的应用。