本发明公开的卫星星座碰撞快速预测与规避轨迹优化方法，属于近地空间技术领域。本发明实现方法为：给出描述卫星与危险空间物体的相对轨道要素和最小碰撞距离的充要条件；根据Hoots几何方法确定最接近点的轨道相位，并通过轨道周期推导出到达最接近点的时间，构建卫星碰撞预测问题；通过用相对轨道要素描述的碰撞风险判断条件，使所述卫星碰撞预测问题的计算复杂度降低至仅与星座轨道平面数量有关，从而降低计算量；此外，本发明将规避轨迹优化问题转化为二阶锥规划问题，使用凸优化算法求解，提升规避轨迹优化求解效率，减少求解时间。本发明能够缩短预警时间，加快规避轨迹优化速度，提高卫星进行规避机动的时间裕度，提高卫星星座安全运行能力。