小行星是開展深空探測活動的重點天體目標，小行星探測是揭示宇宙和生命起源、開發(fā)地外資源、推動技術(shù)進步、保護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、引力場弱且分布不均勻，在小行星上著陸，可看作探測器接近并�？坑谛⌒行潜砻�，故又將此類著陸稱為附著。本書基于作者多年來在小行星附著自主導航與制導方面的研究工作，主要是主持的深空973計劃項目和國家重點研發(fā)計劃項目的研究成果，并參考相關(guān)優(yōu)秀文獻而完成。期待本書所介紹的小行星附著自主導航與制導理論方法和最新研究成果，能為我國小行星探測與防御相關(guān)任務的規(guī)劃、設計與實施提供技術(shù)支持。

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

本書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程的自主導航與制導理論方法，包括特征曲線識別提取與優(yōu)選、絕對定位與相對運動估計、復雜形貌避障與主動附著策略、柔性附著狀態(tài)協(xié)同估計與協(xié)同制導控制等理論方法。其中包含了針對解決弱引力環(huán)境下小行星附著易反彈、傾覆、逃逸等難點問題而提出的主動附著策略、柔性附著模式等最新研究成果。本書的主要讀者對象為從事深空探測，尤其是小行星探測與防御相關(guān)工作的研究人員和科技工作者，本書也可作為航空宇航和控制等學科的研究生教學參考書。

本書初稿完成于2022年秋，后幾經(jīng)修改，及時補充了國家重點研發(fā)計劃項目的最新研究結(jié)果，同時得到了欒恩杰院士的精心指導。回顧二十四年前欒恩杰院士引領我們進入深空探測領域耕耘的情景仍歷歷在目，借此《小行星附著自主導航與制導》專著出版的機會，對欒恩杰院士的持續(xù)引領、指導和鼓勵表示衷心的感謝。

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

本書的出版得到了航天科技圖書出版基金的資助，同時得到了國家重點研發(fā)計劃項目（2019YFA0706500）的資助。

由于作者水平所限，書中難免存在疏漏和不足之處，懇請廣大讀者不吝指正。

作者

2024年5月于北京