基于视觉测量的相对导航技术广泛应用在航天器交会对接、在轨服务等空间任务中,是各国航天领域研究的主要课题之一。本文从搭建视觉导航地面仿真测试环境的实际课题需求出发,分析了地面仿真系统的总体方案设计,基于摄影测量学的原理对图像处理算法进行了设计实现,最终实现了用于视觉导航研究的地面仿真测试试验系统。在系统总体方案设计研究方面,考虑到视觉测量系统的实际应用场景与实际课题的具体需求,开展了远场角方位导航地面仿真系统与近场位姿导航地面仿真系统的总体方案设计,分别对应于相对导航系统工作在远距离及近距离的状况。系统的总体设计工作主要包括:系统基本组成分析、工作流程设计、数据及系统控制流程、仿真系统测量软件设计。在视觉导航空间目标测量算法研究方面,从摄影测量学原理出发,建立了空间目标角方位测量与位姿测量数学模型。根据地面实验条件与仿真系统总体设计方案,设计并实现了测量相机标定算法、点目标角方位测量算法和基于轮廓匹配位姿测量算法。使用数字仿真、实验室现场仿真测试对算法性能进行了测试,测试结果表明:测量算法满足仿真系统对于空间目标角方位、位姿测量实时性、可靠性要求,测量精度优于设计指标要求。在地面仿真系统集成与试验研究方面,根据课题指标要求,开展了系统硬件的参数计算、选型、测量软件系统实现、系统集成、测试试验评估工作。课题研制的视觉导航地面仿真系统目前运行状况良好,能够稳定地实现目标角方位以及位姿的测量,且精度满足设计指标要求,为下一步在实验室环境下开展基于视觉相对导航系统的研制提供实验测试环境。