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深空探测是在卫星应用和载人航天取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系空间进行的探索。随着21世纪的到来，深空探测技术作为人类保护地球、进入宇宙、寻找新的生活家园的唯一手段，引起了世界各国的极大关注。论文以行星软着陆深空探测任务为工程研究背景，对行星软着陆光学导航方法进行了研究。 首先，介绍了一种探测器自主安全着陆区域选取方法。先对行星地表图像进行障碍提取，对比了传统的直方图法以及最大间类方差法，然后对二维最大熵阈值的分割方法进行改进，利用双阈值对地表图像进行图像分割;再通过中值滤波、边缘检测以及数学形态学手段对分割后图像进行快速有效的修正，最后提出一种改进的霍夫变换离散图形最大内切圆检测算法来识别安全着陆区域，可以精确着陆区域的圆心以及半径，可用于探测器软着陆时路径规划。 其次，研究了导航路标特征的提取方法。结合Harris和Forstner两种算子的优点，运用Harris_ Forstner结合算子对行星着陆面进行特征点检测，实验结果表明Harris_Forstner算法可靠稳定，既提高了特征点提取的速度，又满足特征点的定位精度，适合工程应用。 然后研究了SIFT和SURF两种特征匹配算法在着陆导航中的应用，并结合两者的优缺点对SURF算法进行改进，提出一种SURF和RANSAC算法相结合的着陆遥感图像匹配算法，实验证明了该算法的有效性。 最后，提出基于光学测量的自主导航方法。通过分析行星的环境，建立探测器的动力学模型;结合光学测量信息和三个坐标系的转换关系，求出探测器与着陆点的相对位置矢量;引入UKF方法估计探测器的状态并抑制传感器的测量噪声，使测量更加准确;运用滑模控制器控制探测器的着陆轨迹，通过数值仿真实验验证了基于光学测量的自主导航方法的可行性。