小卫星编队飞行技术的应用需要突破队形保持与重构控制、姿态指向一致控制等许多复杂的关键技术难题,这就需要建立地面仿真环境,用于低风险、低代价地测试与验证复杂关键技术解决方案的有效性和可行性。本文重点对小卫星编队仿真进行了以下几个方面的研究:首先,研究了编队飞行相对动力学的表示方法,重点讨论了Hill方程方法以及Hill方程在摄动项等影响下的修正;分析讨论了常见的编队构形,给出了各种队形的相对运动方程;研究了小卫星编队飞行的队形保持控制、姿态指向一致控制的原理和动力学模型。其次,分类介绍了比较常用的仿真方法,介绍了分布式仿真技术的发展历史和现状;着重介绍了HLA的思想和主要特点,以及HLA规则、接口规范、对象模型模板这三方面组成;介绍了联邦运行支撑环境RTI;说明了基于HLA的分布式仿真技术能很好地体现卫星编队飞行的设计与运行要求,对应用于小卫星编队飞行仿真具有重要价值。然后,重点研究了小卫星编队仿真任务的特点,采用基于HLA的分布式仿真技术,设计了小卫星编队飞行分布式仿真平台的结构、接口和联邦对象模型,将联邦划分为管理者联邦成员、人机交互联邦成员、卫星联邦成员、观测者联邦成员和可视化联邦成员,对每一个联邦成员进行架构设计、接口设计,并编程实现。在仿真平台中嵌入了编队飞行轨道计算模块、队形保持控制模块、姿态计算及指向一致控制模块。实现了一个能够验证编队飞行队形和姿态控制等关键技术解决方案的,适用于多种编队构形,可扩展的分布式仿真平台。最后,使用小卫星编队仿真平台对水平面投影圆形三星编队和成像高度计三星编队进行了仿真,验证了编队飞行队形保持控制与姿态指向一致控制模块的有效性。