分布式卫星系统在世界范围内受到越来越多的关注,由于地面控制的分布式卫星系统不具备快速响应能力,针对卫星自主集群的研究日益增多。传统卫星自主集群采用集中式控制,由少量卫星作为基准星,向成员星发放具体指令从而完成任务。该方式存在基准星计算负荷大,星群可靠性低等缺点,不适用于大规模集群。因此,星群中各卫星自主规划机动行为的分布式控制成为一个研究热点。对于远距离小卫星集群,采用比冲高,体积小的微推力推进器更为合适。本文针对微推力小卫星远距离自主集群问题进行研究,具体内容如下:针对微推力远距离自主集群问题建立动力学模型。首先介绍卫星集群任务,主要包含星群自主聚集及星群自主相位均布。然后根据远距离集群的特性,在卫星速度坐标系中给出摄动力、微推力模型,并采用高斯摄动方程作为轨道递推模型。最后通过与STK对比,验证了J2摄动下通过该模型递推得出的卫星轨道的准确性。针对大规模集群问题,基于人工势函数法设计了具备避障能力的自主微推力控制算法。首先针对每颗卫星,根据其当前状态设计期望状态切换函数再建立人工势函数,求出轨道要素最速下降方向。然后基于该最速下降方向,考虑微推力最大值及其方向改变角速度最大值约束,设计自主微推力控制算法。最后通过蒙特卡洛方法分析了卫星的避障能力及轨道要素偏差收敛情况。针对不同距离的星群自主聚集问题,采用自主微推力控制算法进行控制,通过合理选择控制极限,获得能量较优的集群策略,并与基于模拟退火的能量最优控制算法进行对比,分析总冲消耗及燃料消耗情况。采用两种算法分别对自主轨道转移或入轨后卫星自主聚集两种情况进行仿真分析。仿真结果显示,自主微推力控制算法的轨道要素偏差收敛情况和燃料消耗情况是较优的,且具有良好的避障效果。针对星群自主相位均布问题,提出卫星捕获半径自主规划方法,并改进自主微推力控制算法。基于捕获半径自主规划方法,对期望状态切换函数及调相过程中允许的最大半长轴偏差规划方法进行修改,使得外侧卫星快速调相,起到牵引作用,其余卫星跟随外侧卫星实现快速相位分散。通过仿真验证了算法适用于相位均布控制,在有新成员加入,或卫星失效的情况下,能够自主进行调整,重新实现相位均布。