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提出了一种自由飞行机器人在中距离（几千米至几十米）范围内对非合作目标的导航方法，基于视觉导航相机和激光测距仪的组合测量方案，结合姿态敏感器和惯性器件的测量信息，通过推广Kalman滤波方法来估计自由飞行机器人与非合作目标的相对位置和速度信息。在近共面轨道和中距离接近的假设下，给出了一种简化的导航算法，在目标轨道参数未知的情况下也可以进行相对运动参数的估计，从而降低了算法的复杂性和运算量。仿真结果验证了上述导航方法和算法对非合作目标中距离相对导航的有效性，并获得了较好的导航精度。