随着人类航天活动的频繁开展,空间碎片数量迅速增长。近期几次大的碰撞和解体事件,更是使空间碎片总数急剧增加,这些碎片严重威胁着在轨航天器的安全,必须采取有效的防护措施来应对日益严重的撞击风险。空间碎片碰撞预警工作主要针对可监测的较大空间碎片,预测航天器和碎片之间的碰撞风险,然后根据一定的预警判据来评估风险的大小,进而做出合理的轨道规避决策,必要时采取规避机动来避免可能发生的碰撞。当前的空间碎片预警系统功能日趋完善,具备了对在轨航天器进行日常预警和进行发射预警的能力,并形成了以碰撞概率为主要判据的风险评估方法。本论文主要研究空间碎片碰撞概率及其敏感度分析等内容。以空间碎片碰撞预警为背景,研究了碰撞概率的主要算法,分析了影响碰撞概率的几个因素,提出了新的最大碰撞概率算法,并提出了针对误差因素的精化误差方法,针对尺寸因素的尺寸估计模型,进行了应用实例分析,最后研究了空间物体轨道异常的判别方法。本文的一些结果已经初步应用到空间碎片预警工作中。