自1991年10月美國伽利略號木星探測器飛掠探測小行星951 Gaspra以來，世界各主要航天國家開展的小行星探測相關的深空探測任務已達10余次。進入21世紀以來，全球掀起了小行星探測的熱潮，不斷地實現(xiàn)了小行星探測各種任務形式的零突破： 美國的會合�彩婷房颂柺状纬晒�繞飛并著陸小行星，日本的隼鳥號首次實現(xiàn)了小行星采樣返回，美國的黎明號首次環(huán)繞探測了主帶小行星并實現(xiàn)了多目標小行星環(huán)繞探測，日本的隼鳥2號釋放的巡視器首次實現(xiàn)在小行星表面跳躍移動。我國的嫦娥二號探測器在其拓展任務中成功近距離探測了圖塔蒂斯小行星，也拉開了我國小行星探測的序幕。
對于大行星附近的探測器，其任務軌道設計、制導與控制的研究通常是基于球形引力場或者球諧函數(shù)模型開展的。在大行星表面著陸段動力下降段的制導方法研究中，大行星的引力可以進一步簡化為常數(shù)。然而，不規(guī)則性小行星引力場具有很強的不規(guī)則性。經典的非球形引力場模型，如球諧函數(shù)和橢球諧函數(shù)展開模型，在小行星布里淵球之內存在不收斂的困難。對于小行星附近的探測器，需要關注不規(guī)則引力場環(huán)境下軌道設計與制導方法的研究，例如不規(guī)則引力場中的蘭伯特問題求解方法、不規(guī)則引力場中低消耗軌道保持標稱軌道的選取、不規(guī)則引力場中制導問題求解方法等。除了引力場不規(guī)則這一特點，小行星也具有弱引力場這一特點。小行星弱引力場使得探測器在小行星附近懸停探測變?yōu)榭赡�。相應地，需要關注懸停點穩(wěn)定性、懸停可行區(qū)域及懸停保持控制方法等研究。小行星弱引力場也對軟著陸控制精度提出了更高的要求。同時，小行星表面著陸還存在力學環(huán)境不確定性、地面通信延時問題等挑戰(zhàn)。相應的研究涉及小行星表面著陸在線制導和魯棒性控制等。
本書是一部系統(tǒng)介紹作者近七年來在不規(guī)則小行星附近制導與控制領域研究的專著。書中制導相關內容包括開環(huán)制導和閉環(huán)制導兩種類型。其中開環(huán)制導用于生成標稱軌道和控制，又可以分為離線解算和在線解算兩種情形。同樣地，相關控制也包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩類。本書內容共包括6章，首先介紹小行星附近制導與控制領域研究現(xiàn)狀，然后介紹部分其他學者和作者在小行星模型方面的研究結果，接著按照懸停、轉移、繞飛、著陸四種情形順序，依次介紹不規(guī)則小行星附近制導與控制方面的作者研究成果和與作者研究密切相關的部分其他學者成果。
各章的主要內容安排如下： 第1章是緒論，介紹研究背景、意義，以及國內外學者對小行星附近懸停、轉移、繞飛、著陸等制導與控制問題的研究現(xiàn)狀。第2章介紹探測器飛行的動力學方程和不規(guī)則引力場模型并研究簡化模型參數(shù)確定方法。第3章研究探測器在不規(guī)則小行星附近小范圍飛行的懸停保持控制問題，系統(tǒng)研究了人工平衡點動力學特性，并研究了懸停保持線性和非線性閉環(huán)控制方法。第4章研究探測器在不規(guī)則小行星附近大范圍飛行的轉移與繞飛問題，研究了不規(guī)則引力場中軌道轉移脈沖機動和連續(xù)推力機動的制導方法，并研究了小行星附近常見的赤道面逆行周期軌道設計方法和保持控制方法。第5章研究小行星探測任務中的著陸軌跡制導問題，求解方法包括小推力軌跡優(yōu)化方法中有效的間接法，以及近期計算制導方法中的凸優(yōu)化方法。第6章研究小行星表面著陸在線制導與閉環(huán)控制問題，介紹了推力幅值約束條件下軌跡在線規(guī)劃方法和基于滑�？刂评碚摰臒o標稱軌跡閉環(huán)制導與控制方法。
本書可以作為從事航天動力學、軌道設計與控制、導航與制導等專業(yè)的研究人員和工程技術人員的參考書，也可供相關領域的高校教師和研究生參考。本書內容雖幾經修改校正，但難免存在欠妥和錯誤之處，懇請讀者批評指正。作者衷心感謝國家杰出青年科學基金項目不規(guī)則引力場中的軌道理論 (No.11525208)、江蘇省自然科學基金項目小行星引力場中在線軌跡優(yōu)化與多約束控制方法研究(No.BK20180410)、國家自然科學基金項目不規(guī)則引力場防碰撞小推力軌跡優(yōu)化與智能制導研究（No.12102177）、中國科協(xié)青年人才托舉工程和國家科學技術學術著作出版基金的資助。