随着航天技术的发展,人类深空探测活动的目标已由月球、太阳系的其他七大行星等,进一步扩大至包括小行星在内的众多小型天体。小行星可能为人类提供大量地球稀缺资源,同时,对小行星的探索还具有重要的科学意义。由于小行星的形状往往很不规则,其引力场分布也因此十分复杂,这给航天器软着陆于小行星带来了不少困难。当前的研究存在过度简化引力场模型、计算效率低、开环控制策略鲁棒性较差等不足,导致相应航天器轨道机动策略不适于实际应用。针对以上问题,本文提出一种分段线性轨道机动策略,对航天器软着陆于小行星这一问题进行了研究。本文首先将小行星周围的空间划分为多个网格区域,在每个网格内,对小行星引力场进行线性拟合,从而将非线性的小行星引力场转化为分段线性的小行星引力场;其次,非线性能量最优轨道机动策略问题被转化为分段线性能量最优轨道机动策略问题;最后,基于Pontryagin最小值原理,本文提出了求解对应分段线性问题的方法。利用所提出的分段线性轨道机动策略,本文针对小行星Eros 433设计仿真算例,检验所提出策略的有效性和鲁棒性。仿真结果表明,忽略第三方摄动,且航天器运动状态观测准确时,所设计的分段线性轨道机动策略可以很好地完成软着陆任务,着陆过程能量消耗与全局最优轨道机动策略相差无几,且求解时间大大缩短。忽略第三方摄动,但航天器状态观测存在误差时,本文所提出的分段线性轨道机动策略仍可以较好地实现软着陆目标,而直接求解非线性控制问题得到的轨道机动策略无法完成既定目标。考虑太阳摄动影响,在含摄动作用系统中直接使用无摄动非线性控制策略的软着陆效果与其应用于无摄动系统中时相比稍差;引入滤波状态后,在航天器状态观测准确的情况下,可以消除摄动作用的影响,但计算耗时大幅增加;而本文所提出的分段线性控制策略受太阳摄动作用影响较小,软着陆任务完成情况与不考虑太阳摄动作用时相差不大。