在以火星为目标的深空探测任务中,航天器轨道交会的意义十分广泛,既可以用作火星上升器与轨道器的交会对接任务,也可用于航天器的轨道转移任务,即假设目标轨道上有一个虚拟目标航天器,进行轨道交会。综合考虑目前轨道交会的制导方法与深空探测的特殊性,重点研究以交会时间与燃料消耗为目标函数的交会制导方法。深空探测任务周期长、变轨任务多,与近地探测任务相比,大大增加了对燃料的需求。考虑到最省能量的轨道交会方法,研究了以火星为中心天体的霍曼转移轨道交会方法。给出圆轨道和椭圆轨道的速度脉冲大小,研究了霍曼转移的初始导航误差(初始角度、目标航天器的轨道半径)导致的终端交会偏差,并在仿真算例中给出实际偏差大小。由于霍曼转移轨道交会方法不能控制交会时间,研究两个航天器间基于相对运动方程的交会制导方法。给出基于Hill方程的双脉冲制导速度脉冲大小,使用协方差分析圆轨道Hill方程的偏差,给出偏差的均值和协方差矩阵,并研究导航偏差对Hill制导的影响。通过仿真算例计算不同交会时间下的速度脉冲大小,比较霍曼转移和基于Hill方程的轨道交会所需的速度脉冲大小,从而比较消耗燃料的多少,并仿真计算导航位置和速度偏差对终端交会偏差的影响。为了得到相对运动方程的解析解,在推导过程中采用了一系列的简化操作,研究非线性二阶项对相对运动方程的影响,给出含二阶项的方程形式;研究考虑摄动的轨道交会制导,通过摄动力对轨道根数的影响推导出对交会过程的影响,重点研究2J摄动,并给出含2J摄动的相对状态转移矩阵。考虑到相对运动方程的精度与导航偏差,提出迭代多脉冲交会方案设计,以完成交会任务。