小行星是開(kāi)展深空探測(cè)活動(dòng)的重點(diǎn)天體目標(biāo)，小行星探測(cè)是揭示宇宙和生命起源、開(kāi)發(fā)地外資源、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、保護(hù)地球安全的重要技術(shù)途徑。與月球、火星相比，小行星體積小、形狀不規(guī)則、引力場(chǎng)弱且分布不均勻，在小行星上著陸，可看作探測(cè)器接近并�？坑谛⌒行潜砻妫�故又將此類著陸稱為附著。本書(shū)基于作者多年來(lái)在小行星附著自主導(dǎo)航與制導(dǎo)方面的研究工作，主要是主持的深空973計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的研究成果，并參考相關(guān)優(yōu)秀文獻(xiàn)而完成。期待本書(shū)所介紹的小行星附著自主導(dǎo)航與制導(dǎo)理論方法和最新研究成果，能為我國(guó)小行星探測(cè)與防御相關(guān)任務(wù)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施提供技術(shù)支持。

全書(shū)共分為7章。第1章介紹小行星附著過(guò)程特點(diǎn)，以及附著自主導(dǎo)航與制導(dǎo)主要問(wèn)題；第2章從動(dòng)力學(xué)模型出發(fā)，分別介紹小行星不規(guī)則引力場(chǎng)建模、附著動(dòng)力學(xué)建模、柔性附著動(dòng)力學(xué)建模方法；第3章分別從形貌特征和點(diǎn)線特征的檢測(cè)提取，以及特征匹配與誤匹配剔除方面介紹導(dǎo)航特征提取與匹配方法；第4章圍繞附著自主光學(xué)導(dǎo)航特點(diǎn)，介紹基于光學(xué)導(dǎo)航觀測(cè)信息的絕對(duì)和相對(duì)導(dǎo)航方法；第5章針對(duì)附著軌跡優(yōu)化與制導(dǎo)問(wèn)題，分別給出燃耗最優(yōu)和障礙規(guī)避的軌跡優(yōu)化與制導(dǎo)方法，以及不確知環(huán)境主動(dòng)附著策略；第6~7 章圍繞柔性附著的最新研究成果，分別從協(xié)同感知與導(dǎo)航、協(xié)同制導(dǎo)與控制兩方面介紹小行星柔性著陸器自主導(dǎo)航與制導(dǎo)方法。

本書(shū)圍繞弱引力小行星附著的特殊環(huán)境，系統(tǒng)介紹了小行星附著過(guò)程的自主導(dǎo)航與制導(dǎo)理論方法，包括特征曲線識(shí)別提取與優(yōu)選、絕對(duì)定位與相對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)、復(fù)雜形貌避障與主動(dòng)附著策略、柔性附著狀態(tài)協(xié)同估計(jì)與協(xié)同制導(dǎo)控制等理論方法。其中包含了針對(duì)解決弱引力環(huán)境下小行星附著易反彈、傾覆、逃逸等難點(diǎn)問(wèn)題而提出的主動(dòng)附著策略、柔性附著模式等最新研究成果。本書(shū)的主要讀者對(duì)象為從事深空探測(cè)，尤其是小行星探測(cè)與防御相關(guān)工作的研究人員和科技工作者，本書(shū)也可作為航空宇航和控制等學(xué)科的研究生教學(xué)參考書(shū)。

本書(shū)初稿完成于2022年秋，后幾經(jīng)修改，及時(shí)補(bǔ)充了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的最新研究結(jié)果，同時(shí)得到了欒恩杰院士的精心指導(dǎo)。回顧二十四年前欒恩杰院士引領(lǐng)我們進(jìn)入深空探測(cè)領(lǐng)域耕耘的情景仍歷歷在目，借此《小行星附著自主導(dǎo)航與制導(dǎo)》專著出版的機(jī)會(huì)，對(duì)欒恩杰院士的持續(xù)引領(lǐng)、指導(dǎo)和鼓勵(lì)表示衷心的感謝。

本書(shū)包含了作者所在研究團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果，多位已畢業(yè)博士和碩士的研究工作為本書(shū)的撰寫提供了支持，在此一并致謝。

本書(shū)的出版得到了航天科技圖書(shū)出版基金的資助，同時(shí)得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019YFA0706500）的資助。

由于作者水平所限，書(shū)中難免存在疏漏和不足之處，懇請(qǐng)廣大讀者不吝指正。

作者

2024年5月于北京