本文以空间非合作目标近距离操作为背景,对非合作目标天基搜索识别、非合作机动目标导航滤波以及逃逸器主动规避策略进行了研究,开展了地面半实物仿真实验进行验证。论文主要研究成果如下:提出了基于非线性偏差演化的空间非合作目标天基搜索方法。1)采用基于状态转移张量的非线性偏差演化方法求解了相对状态均值与协方差矩阵的传播及状态空间的转变,并将相对状态空间的位置误差椭球转换为测角空间的角度误差椭圆;2)基于角度误差椭圆设计了步进式和螺旋矩形式相机指向搜索策略,形式简洁直观,搜索空间明确,考虑了搜索过程中非合作目标轨道位置的动态变化,对实际任务适用性好;3)通过仿真算例验证了两种相机指向搜索策略的有效性,结果表明:步进式搜索策略设计及实现更简单,螺旋矩形式搜索策略发现目标用时更短。研究了基于当前统计模型的空间非合作机动目标相对导航滤波方法。1)阐述了当前统计模型中机动加速度的概率密度模型、随机过程特性以及自适应滤波算法;2)结合当前统计模型和Jerk模型的优点,发展了基于当前统计Jerk模型的自适应滤波算法;3)通过仿真算例验证了当前统计模型及其Jerk模型的有效性,结果表明:当前统计模型的计算量相对较小,当前统计Jerk模型对于加速度的滤波效果更好。发展了基于机动目标滤波估计的逃逸器主动规避策略。1)提出了基于机动目标滤波信息的逃逸器最大化相对距离主动规避策略;2)提出了基于机动目标滤波信息的逃逸器最大化视线偏转率主动规避策略;3)仿真结果表明,最大化相对距离的规避策略只能延长逃逸器的被捕获时间,最大化视线偏转率的规避策略可以有效的规避追踪器的交会威胁。开展了非合作机动目标确定与主动规避地面半实物仿真实验。1)基于相似性原理阐述了半实物仿真实验的基本思路,给出了实验方案流程;2)通过长度、时间等的缩比因子进行了设计,在实验运动平台上开展了空间非合作目标导航滤波、搜索识别、空间非合作机动目标导航滤波和逃逸器主动规避实验;3)实验结果表明:实验平台的角度、距离测量精度满足实验要求,在实验平台上验证空间近距离操作任务具有可行性;空间非合作目标搜索识别的步进式、螺旋矩形式相机指向搜索策略有效;空间非合作机动目标跟踪的滤波算法有效;对于机动目标的异常接近,基于最大化视线偏转率的规避策略有效。论文提出的非合作目标天基搜索方法、逃逸器主动规避策略、开展的地面半实物仿真实验可为空间非合作目标近距离操作任务提供参考。