随着电推进技术的应用以及全电航天器和太阳帆航天器技术的发展,连续推力轨道在航天任务中的应用越来越广泛。连续推力轨道机动的两个核心问题是轨道设计和轨道优化。对于连续推力轨道设计问题,正方法难以满足轨道状态约束,而反方法由于转移轨道方程局限性太强,取得的结果难以令人满意。对于轨道优化问题,目前常用的直接法计算量大,间接法初值难以猜测,而智能优化算法依然存在许多问题。本文对基于反方法的连续推力轨道设计与优化问题进行了深入研究,论文的主要内容和创新点如下:针对微分进化算法及其现有改进算法存在的计算效率低和容易陷入局部最优的问题,设计了与进化代数和当前代数指标函数都相关的双重自适应进化因子来提高算法的优化效率,并在进化过程的每一代中都引入了一个独立随机变异因子来改善算法容易陷入局部最优的问题,得到了带有独立随机变异因子的双重自适应微分进化算法SA-DERM。论文对算法的普适性进行了仿真测试,通过在8个测试函数仿真中的结果表明该算法远优于其他算法,最优性和稳定性都得以提升。论文进一步利用SA-DE-RM算法更优地解决了几个典型的航天动力学轨道优化与机动优化问题,包括兰伯特机动轨道优化、多点观测机动轨道优化和多地重访轨道优化问题。在平面机动轨道优化设计方面,本文提出了一种基于Bézier曲线的平面机动轨道设计方法。该方法将Bézier曲线方程与轨道形状方程进行结合,利用得到的复合函数作为轨道方程来对机动轨道进行数学描述;通过约束条件获得可行的机动轨道族,由控制点设计给出具体的优化变量,将累积速度增量作为优化指标函数;并利用SA-DE-RM算法完成轨道优化,给出最优机动轨道。论文在平面机动任务中通过单5阶Bézier曲线设计方法,双6阶Bézier曲线设计方法完成了具体设计与仿真,并针对设计的机动轨道推力峰值较大的问题,采取了分段式改进,在降低推力峰值的同时,进一步降低燃料消耗,最后在平面机动转移轨道设计的基础上,通过梯度下降对自由控制点进行修正解决了考虑时间约束的平面轨道交会问题。在空间机动轨道优化设计方面,本文将空间轨道机动分解为轨道面内形状机动和轨道面外仰角机动两部分,并利用Bézier曲线轨道设计方法的复合函数分别完成面内形状机动和面外仰角机动的设计。通过优化过程中最大推力峰值约束的添加,将机动过程中的最大推力峰值约束在一定范围内,实现了空间机动轨道的优化设计,并在此基础上通过自由控制点的修正解决了考虑时间约束的空间轨道交会问题。针对异面快速轨道机动问题,提出了一种基于悬浮轨道的异面快速轨道机动方法。该方法将悬浮轨道作为中间转移轨道,通过轨道拼接的方式完成机动任务。该方法可实现相位角与轨道面同步调整的快速异面机动任务,并且整个过程推力为常值,易于实现。论文针对基于悬浮轨道的异面机动方法完成了机动代价分析,稳定性分析等工作,并考虑工程可实现性提出了一种脉冲化实现方法,该方法通过多段轨道拼接的方式,将连续推力转化为多脉冲形式完成异面快速机动任务,既不需要传统脉冲式机动的瞬时大推力,又不需要连续推力机动时发动机的长时间持续工作,可完成推进系统受限的航天器异面快速机动任务。