一种卫星编队系统实时融合定位方法，它属于天基导航定位与卫星编队技术领域。本发明解决了现有基于伪距观测值的卫星编队定位方法的定位精度低的问题。本发明方法采取的主要技术方案为：步骤一、采用Kalman滤波对基线观测值进行预处理，确定出整周模糊度，再将整周模糊度代入基线观测方程，得到预处理后的基线观测值；步骤二、采用非线性Kalman滤波对伪距观测值进行预处理，得到用户星位置的初始估计结果；步骤三、根据步骤一中预处理后的基线观测值和步骤二中的初始估计结果，获得用户星位置的最终估计结果。本发明方法可以应用于卫星编队系统的实时定位任务。