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提出一种利用小行星图像信息的深空探测转移轨道段自主光学导航算法。该算法首先利用导航敏感器获取含有恒星背景的多颗小行星的图像；然后通过图像处理，提取出小行星和恒星中心点对应的像素；最后利用小行星和恒星中心点的像素、探测器的惯性姿态和观测时刻的小行星星历等信息，通过引入Unscented变换的批处理最小二乘滤波估计探测器的位置和速度。以“深空一号”探测器飞行轨道为例进行数学仿真，结果表明该算法导航精度优于“深空一号”应用的批处理最小二乘滤波。