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为了提高集群航天器编队飞行的自主性,研究了仅在星间相对距离信息条件下的集群航天器相对轨道确定问题.首先,建立了考虑J2项摄动的集群航天器相对运动动力学模型;其次,建立了基于先验信息的非线性最小二乘估计模型;再次,给出了系统可观测性的分析方法;最后,进行了数值仿真,仿真结果表明相对长半轴的可观测性最好,在较好的先验信息下,仅利用相对距离信息可以获得较高的估计精度.