探测地外天体对人类的持续生存和不断向地球以外的空间扩展有着重要的现实意义。人类已经渡过了深空探测的初级阶段，正在向中级阶段迈进。对地外天体的探测方式也从飞越、交会、绕飞发展到着陆、巡视与采样返回。在地外天体着陆是实现对地外天体近距离观测、研究以及资源开发利用的关键，同时也是获取具有更大科学价值信息的重要途径。 本书围绕地外天体着陆的特殊环境与约束问题，从天体模型、引力场表征、星表特征提取、着陆位姿确定、着陆轨迹规划等多个方面，系统地介绍着陆自主光学导航与制导的基础理论与技术方法，包括基于图像信息的天体建模方法、天体引力场快速预测方法、着陆星表特征提取与处理方法、着陆自主位姿确定方法、安全着陆轨迹规划与制导方法，并通过以实际着陆探测任务为背景，结合着陆过程的不同阶段与不同外界条件，给出了综合导航制导与控制系统典型设计案例。书中既包括地外天体着陆自主导航与制导的基础理论，又含有新颖的自主光学导航与制导系统设计思想与实用方法。本书可供从事深空探测相关工作的研究人员和科技工作者阅读，也可作为高等院校相关专业的教学参考书。

第1章 绪论
1.1 地外天体着陆任务
1.1.1 月球着陆任务
1.1.2 小天体着陆任务
1.1.3 行星着陆任务
1.1.4 地外天体着陆任务特点
1.2 面临问题与研究现状
1.2.1 天体表面模型与引力场建模
1.2.2 星表特征提取与障碍检测
1.2.3 导航状态确定与估计滤波
1.2.4 着陆轨迹规划与制导控制
1.3 本书主要内容
参考文献
第2章 基于图像信息的天体模型
2.1 天体图像特征点提取匹配算法
2.1.1 图像特征点提取算法
2.1.2 图像特征点匹配筛选算法
2.2 基于特征点的天体点云模型构建
2.2.1 相机模型的建立
2.2.2 天体模型点云构建
2.3 天体点云模型的网格化方法
参考文献
第3章 天体引力场快速预测方法
3.1 传统引力场建模方法
3.2 基于插值的引力场建模方法
3.3 基于机器学习的引力场建模方法
3.3.1 预测模型数据选取
3.3.2 预测模型建立
3.3.3 预测模型训练
3.3.4 预测精度分析
参考文献
第4章 着陆星表特征提取与处理方法
4.1 星表特征提取方法的基本原理
4.2 基于支持向量机的特征预检测方法
4.2.1 陨石坑模拟模型
4.2.2 陨石坑图像模拟
4.2.3 基于HOG特征的支持向量机分类方法
4.2.4 支持向量机分类学习方法
4.3 基于聚类分析的特征点筛选方法
4.3.1 基于局部密度的点簇聚类方法
4.3.2 陨石坑筛选与标记
4.4 基于深度学习的陨石坑检测方法
4.4.1 陨石坑数据集
4.4.2 Unet网络模型
4.4.3 损失函数设置
4.4.4 训练设置
4.4.5 评价指标
4.4.6 实验结果分析
参考文献
第5章 着陆自主位姿确定方法
5.1 基于视线测量的自主光学导航方法
5.1.1 相关坐标系定义
5.1.2 视线测量导航
5.2 导航方案可观测性分析
5.2.1 可观测性的分析方法
5.2.2 系统可观测性分析
5.3 导航滤波算法设计
5.3.1 状态方程与观测方程
5.3.2 扩展卡尔曼滤波器设计
参考文献
第6章 行星进入轨迹优化与评估方法
6.1 进入段可达集优化求解方法
6.1.1 可达集的相关定义
6.1.2 可达集的计算方法
6.2 基于最大终端高度的进入轨迹优化求解
6.2.1 行星进入最优轨迹生成
6.2.2 进入段最大终端高度快速评估方法
6.3 进入轨迹特性分析与飞行能力评估
6.3.1 进入轨迹特性分析
6.3.2 飞行能力与风险评估
参考文献
第7章 安全着陆轨迹规划与制导方法
7.1 着陆地形危险障碍检测方法
7.1.1 岩石与陨石坑障碍检测方法
7.1.2 陡坡地形与断层障碍检测方法
7.2 基于特征分布统计信息的行星地形安全评估准则
7.2.1 特征密度的统计信息计算
7.2.2 基于特征密度因子的地形安全评估准则
7.3 基于李雅普诺夫函数的着陆轨迹设计
7.3.1 势函数轨迹设计方法
7.3.2 着陆地形危险性函数
参考文献
第8章 着陆导航制导综合仿真实验
8.1 仿真实验设计
8.2 实验环境的搭建
8.3 综合仿真实验分析
8.3.1 路标模型精度对导航精度的影响
8.3.2 状态初值偏差对导航精度的影响
8.3.3 不同地形环境下势函数制导可靠性分析
参考文献