光压推进具有不依赖工质的独特优势,在深空探测等领域中引起了广泛关注,相关研究成果丰硕。在地球轨道,太阳光压力通常被认为是一种摄动力,然而当高轨航天器面质比足够高时,太阳光压力成为环境中的主要摄动力,能够作为控制力实现轨道机动。虽然地球高轨也具备开展光压推进轨道机动的条件,相关研究却并未见文献报导。在高轨开展光压推进的难点在于其控制系统非线性强、姿轨耦合、刚柔耦合且系统参数具有时变性。当前,高轨航天器光压推进轨道机动理论尚不完备,任务模式单一,缺乏行之有效的控制方法。因此,本文以高轨航天器光压推进轨道机动问题为研究对象,针对高轨航天器光压推进的轨道动力学模型、控制方法和任务规划开展了深入研究,并通过仿真分析得出了影响高轨航天器光压推进轨道机动效果的一般性规律。首先,论文在追踪国内外相关研究的基础上,总结了高轨光压推进所涉及的坐标系统,在此基础上,给出地球中心引力、地球非球形摄动力、第三体引力和光压推力的数值计算方法,建立了高轨光压推进动力学模型和控制系统模型。其次,为实现高轨航天器光压推进轨道机动的有效控制,在总结高轨光压推进的经典轨道高度控制方法的基础上,创造性提出了高轨航天器光压推进的滑模控制方法和共面机动时的滑模控制方法,克服了经典控制的局限性。为确保航天器姿态满足工程约束,还提出了约束角限幅条件下的控制律修正方法。另外,论文提出了高轨光压推进适用的两种任务模式,充分发挥高轨航天器光压推进无工质消耗的优势。其中高轨远距离交会任务能够提升在轨服务航天器的寿命,高轨轨道巡查任务能够提升天基航天器空间态势感知范围。针对高轨轨道巡查任务还提出了一种虚拟目标跟踪的控制策略。两种任务模式的可行性均得到仿真验证。最后,在搭建高精度仿真平台的基础上,仿真研究了影响高轨光压推进轨道机动控制效果的季节、光压推进系数、初始条件和约束角等要素,得出结论:当太阳光与轨道面夹角越小、推进系数越大、初始相位差越小、约束条件越宽松时,光压推进耗时约少;推力系数越大、约束条件越严格,控制误差越大。论文研究成果对延长高轨航天器使用寿命、拓宽高轨航天器任务模式具有重要意义,为高轨光压推进航天器设计奠定了一定基础。