近年来,各国纷纷开展了针对不同天体的着陆与采样返回任务,从而带动了基于特征匹配的视觉导航算法的发展。但是基于传统导航陆标的视觉导航算法具有难以进行绝对导航、特征较少的时候无法使用等缺点。不规则曲线特征是天体表面普遍存在的特征,可以作为视觉导航算法的导航陆标,而且可以进行绝对导航。据此,本文对基于不规则曲线的着陆器视觉导航算法进行了研究,论文主要研究内容如下:首先,针对天体表面曲线特征的不同,对基于特征描述符的陨石坑、不规则曲线提取与匹配算法进行了研究。如果导航相机视场中存在较多的陨石坑,利用ELSD算法将陨石坑的曲线边缘拟合为圆弧进行提取,构建陨石坑描述符,并使用最近邻比率准则进行特征匹配。如果导航相机视场中陨石坑数量不足,则使用索贝尔算子与像素拼接算法对不规则曲线进行提取,并生成不规则曲线描述符,然后利用BBF查询算法与最近邻比率准则得到匹配结果。仿真结果表明,上述两种算法均可以有效的提取与匹配相应特征,并且具有尺度、光照、旋转不变性。其次,在匹配结果的基础上,对基于不规则曲线的着陆器视觉导航算法进行了研究。在对着陆器导航相机进行建模的基础上,利用2个三维不规则曲线上的点-切线,以及在图像上与它们匹配的二维点-切线、导航相机模型以及一阶曲线微分关系建立方程组。对方程组进行化简,得到一元十六次方程,对其求解可以得到多组解。最终通过相机投影模型、前一时刻着陆器的位置与姿态及其运动状态,来确定唯一解。通过仿真实验,分析了不同噪声强度对本章算法的影响;通过模拟着陆过程,验证了算法估计结果的可靠性以及导航精度。最后,针对已知3个及以上三维不规则曲线上的点-切线,以及在图像上与它们匹配的二维点-切线的情况,对基于超定方程的着陆器视觉导航算法进行了研究。利用匹配的已知量、导航相机模型以及一阶曲线微分关系建立方程组,将其化简为超定方程组形式,进而通过最小二乘法求取其最优解。仿真结果表明,三轴位置与姿态误差均呈现随高度的下降而减小的趋势。最终,其三轴位置误差在0.5m以内,三轴姿态误差在0.1°以内。