随着人类航天任务的增多,大量火箭的箭体及其碎片、失效的卫星等空间碎片的出现,使得空间目标间碰撞概率不断增加。为了避免在轨航天器与其他空间目标碰撞,在必要时刻,航天器需要采取主动的轨道机动规避碰撞风险。同时,在航天器日常的轨道调整或轨道保持前,也需要进行碰撞预警分析,避免轨道控制过程中或控制后发生碰撞。解决此类问题,需要研究轨道控制误差对碰撞概率的影响。本文首先基于协方差分析描述函数法建立轨控误差的传播模型,其次在现有的二维碰撞概率计算方法的基础上,进一步给出了非线性相对运动下空间目标三维碰撞概率的计算方法,提高了碰撞概率的计算精度,最后讨论了轨控误差对碰撞概率的影响。通过具体的碰撞事件对非线性方法进行仿真验证表明,随着轨控误差对位置、速度误差传播影响增大,碰撞概率会加大,其中引入推力方位角偏差对碰撞概率影响最大,引入推力大小偏差对碰撞概率的影响次之,推力高低角偏差的引入对碰撞概率影响最小。