随着深空探测方式的日益复杂,着陆探测成为了深空探测任务发展的更高阶段,为了获得具有更高价值的科学数据,未来的行星探测任务要求探测器具有在复杂地形地貌环境下精确着陆的能力,这对行星着陆探测器导航与制导系统提出了更高的要求。行星表面丰富的地形特征为着陆探测导航与制导系统提供了丰富的信息源,这使得基于星表特征的自主光学导航与制导成为未来行星着陆探测任务发展的重要技术。本文针对行星表面复杂地形安全着陆问题,对基于星表特征的行星着陆自主导航与制导方法进行了研究。论文主要工作如下:首先,针对行星着陆光学导航信息的获取与处理问题,对基于图像信息的星表特征提取方法进行了研究。首先利用基于支持向量机的特征检测方法对单幅图像中的陨坑特征进行预处理;在此基础上,通过聚类分析方法对图像特征点进行分类筛选,并对图像中的陨坑特征坐标进行标记,解决了传统陨坑检测方法中存在的多陨坑误标记问题。其次,基于星表特征信息对行星着陆自主光学导航方案进行了设计。首先建立了行星着陆坐标系,并在此基准下对导航测量模型进行了构建;在此基础上,对导航系统可观性进行了分析,给出了基于星表特征的导航路标优化选取方案,并基于扩展卡尔曼滤波方法对着陆导航滤波器进行了设计。再次,针对行星表面复杂地形安全着陆问题,对障碍检测与安全着陆制导策略进行了研究。首先对不同障碍类型检测方法进行了研究,并给出了基于特征分布统计信息的行星地形安全评估准则,弥补了传统障碍检测方法在多类型复杂障碍地形检测评估中的缺陷;在此基础上,基于李雅普诺夫函数设计了行星安全着陆制导策略。最后,基于随机地形生成方法建立了行星表面地形特征模型库,在此基础上构建了行星着陆导航与制导综合仿真环境,并分别针对导航路标精度、初始状态偏差、光照条件影响、地形分布特征等因素,对着陆导航与制导方法性能进行了仿真分析,给出了基于星表特征的行星着陆导航方案与制导策略设计中需要注意的问题。