本发明涉及一种融合轨道动力学的小行星探测器自主视觉定位系统及方法。所述系统包括视觉传感器、视觉SLAM定位模块、引力场建模模块和轨道优化模块；视觉传感器用于拍摄小行星表面图像；视觉SLAM定位模块进行特征提取匹配与跟踪，并估计探测器位姿、修正视觉累积误差；引力场建模模块重构行星表面三维模型，并进行稠密重建，对点云进行网格化处理，再基于多面体法对小行星引力场建模；轨道优化模块根据估计的探测器位姿和引力场建模来分析反演视觉初始定轨误差并进行修正。本发明所述方法基于估计的探测器位姿和引力场建模求解行星不规则引力场，分析反演视觉初始定轨误差在轨道动力学中的传播过程，修正视觉定位累计误差，实现高精度导航定位。