交会对接(RVD)是进行空间组装、空间救援、深空探测等的必要技术，也是我国载人航天第二步战略的关键技术，而建立交会对接仿真系统是深入研究交会对接技术的重要途径。交会是指两个或两个以上的飞行器在空间轨道上按预定位置和时间相会，对接是指两个飞行器在空间轨道上相会后在机械机构上连成一个整体。 本文对交会对接仿真所需的动力学模型、空间交会的最优控制和交会对接仿真系统的总体框架进行了深入研究，并建立了交会对接仿真的原型系统。全文的工作主要包括以下几个方面的内容： 1．对交会对接过程的动力学模型进行了系统的概括和总结。按照交会对接的过程和特点将所需的动力学模型分为三部分来研究：二体动力学模型、航天器相对动力学模型和对接动力学模型。对相对动力学模型中的Hill方程进行了数值仿真，得到了一些有意义的结论。分析仿真了偏心率对相对动力学特性的影响。 2．利用遗产算法分析了混合指标下邻近圆轨道的双冲量最优交会。针对初始位置可变和初始位置不变两种情况分别构造了最优交会的燃料——时间混合优化指标，并设计了与之相应的遗产算法。仿真结果表明，考虑和不考虑第一次脉冲的位置的影响，优化指标值相差悬殊。 3．利用非线性规划方法研究了航天器的有限推力最优交会问题。这种方法利用了近些年来发展起来的直接优化技术，用分段多项式来表示整个轨道的状态和控制向量，将最优控制问题转化为非线性规划问题来研究。这种方法对初始数据具有鲁棒性强的特点，克服了传统的利用两点边值问题求解最优控制问题时，对初始数据要求严格的缺点。在应用这种方法时，利用状态转移矩阵来产生无推力段的约束，减少了数值方法的误差。最后，对二维情况下的交会进行了数值仿真，验证了这种方法的有效性。 4．在面向对象方法学的指导下，利用统一建模语言UML对交会对接地面仿真系统的总体框架进行了分析和设计。UML是面向对象建模领域的标准性语言，利用它来分析交会对接仿真系统，使结果根植于一个成熟的标准建模语言，从而可以大大拓宽系统的适用范围，并大大提高其灵活程度。所得到的仿真框架可以有效的保证软件的稳定性、可重用性和较好的可维护性，为建立我国自己的交会对接仿真系统提供了一个良好选择。 5．利用面向对象的仿真技术和原型思想建立了一个交会对接地面仿真系统的原型系统，此原型系统主要用于研究交会对接过程的动力学关键技术。在开发此原型系统的过程中，进一步明确了最终的交会对接仿真系统的需求，为最终系统的开发积累了经验。在建立的原型系统时，考虑了扩展性和升级性，可以方便的进行升级，扩展功能。最后用系统进行的仿真试验验证了此原型系统的合理性和正确性。国防科学技术大学研究生院学位论文本文的研究结果为我国载人航天二期工程奠定了良好的基础，也为登月飞行、深空探测和空间作战等方面提供了有益的参考。