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针对合作目标航天器的应用背景，设计了基于单目计算机视觉及目标特征的2颗航天器间相对状态光学测量系统；介绍了测量系统的总体结构设计及电路设计，论述了系统中目标特征靶体、探测器及接口电路的设计方法；利用地面原型试验系统对测量系统的正确性及可行性进行了验证，并对影响系统测量精度的可能误差因素进行了简要分析。