随着科学技术的不断发展,以航天器为主体的各种空间力量蓬勃发展。其中,卫星技术的快速发展促进了反卫星技术的研究、发展。传统的地基和空基的反卫星武器,响应慢,发射准备时间长,且燃料消耗较大,导致武器的有效载荷比降低,因此需要开展可快速响应且节省燃料的航天器气动辅助拦截方法研究。论文以气动辅助航天器为研究对象,以燃料最省为性能指标,开展气动辅助拦截轨迹优化问题研究,分别基于直接打靶法和高斯伪谱法对连续的最优控制问题进行离散化,结合序列二次规划算法对拦截问题最优轨迹进行求解,将优化结果进行对比,分析两种离散化方法在解决气动辅助拦截轨迹优化问题上的优缺点。首先,系统调研国内外对航天器气动辅助变轨的相关研究和发展现状,分析航天器轨迹优化技术的研究现状,总结和归纳出航天器气动辅助拦截轨迹优化问题的研究背景及意义。其次,研究航天器气动辅助拦截建模问题,定义常用的坐标系,给出各坐标系间的转换关系;在位置坐标系下推导航天器的动力学方程,并进行归一化处理;给出气动辅助拦截轨迹优化问题研究所采用的大气模型、气动力模型以及目标函数、约束条件。然后,研究直接打靶法对优化数学模型中控制量的离散化方法;给出序列二次规划算法(SQP)的求解流程;为提高优化速度,研究目标在拦截点处经纬度的理论求解方法;针对直接打靶法初始可行解获取困难问题,给出基于遗传算法的初值猜测方法。对气动辅助拦截轨迹优化问题进行仿真研究,得到满足约束的拦截轨道参数,分析目标轨道倾角的变化对航天器飞行轨迹的影响。最后,研究高斯伪谱法对优化数学模型中状态量及控制量的离散化方法,给出高斯伪谱法的求解流程;结合SQP算法对气动辅助拦截轨迹优化问题进行仿真研究,得到满足约束的拦截轨道参数,与直接打靶法求解的优化结果进行对比,分析两种离散化方法各自的优缺点。