针对空间非合作目标接近任务的动态时变、多约束、位姿耦合、不确定性较大等特点,同时考虑机动过程制导与控制自主性、快速性和鲁棒性的需求,本文对近距离接近的位姿同步规划与控制方法进行研究,主要围绕复杂约束处理、性能指标选取及在线应用可行性等问题展开深入探讨,具体内容包括:分析非合作目标近距离接近的任务特性,对位姿系统动力学、传感器指向、机动安全性、控制能力受限、停靠对接条件等约束进行数学描述,综合考虑机动过程的能量消耗、目标视线角偏差、飞行时间等性能,构建了多约束下的位姿同步规划问题,并基于伪谱法进行了求解。结果表明,伪谱法能够获得满足多约束条件的位姿同步机动轨迹,但在时间-最优规划求解中存在较大的视场角约束违反风险,而加入视线角偏差的复合性能指标可有效缓解这一现象;此外,不同算例的计算性能评估结果表明,伪谱法的求解耗时起伏较大,对近距离接近动态时变工况的适应性不足。考虑快速稳定的在线求解需求,基于初值敏感度低、全局收敛保证的凸规划方法研究近距离接近的位姿同步规划问题。针对问题中的非凸约束,首先推导了修正罗德里格参数形式的姿态运动凸化模型用于系统动力学的仿射松弛;然后分别利用二阶锥近似、旋转超平面和无损凸化方法对传感器视场角、碰撞规避、控制能力受限等路径约束进行了凸化处理。考虑高维位姿状态下这些约束凸化过程中出现的过度松弛或偏差无界现象,提出了动态信赖域约束的序列凸规划方法,显著改善了凸化迭代求解能量-最优位姿同步规划问题的收敛效率和初值适应性。为了保证接近过程中良好的相对导航质量,在规划的性能指标中加入目标视线角积分项以抑制其与传感器光轴的角距,而目标视线角关于位姿状态的非凸性显著,无法直接进行序列凸化求解。针对该问题,基于余弦函数的局部凸性重新定义视线角性能指标,并利用复合函数梯度对其进行凸化松弛,建立了可用于迭代求解的能量-目标视线角复合指标的凸化子问题。针对自由终端时间问题,由于引入缩放因子对位姿系统动力学进行了时间归一化,导致决策变量的维度增广,使问题的非凸性进一步增强;为提升迭代求解的可行性,本文在动力学约束凸化中引入虚拟控制变量,提出了改进的序列凸规划方法,解决了更一般的自由终端时间复合指标位姿同步规划问题,从而拓宽了凸规划方法的应用范围。为保证惯量不确定性、摄动干扰、测量噪声等条件下的接近机动控制性能,基于序列凸化获得的位姿系统分段仿射模型,提出了一种双滑模面控制方法用于位姿轨迹的快速稳定跟踪,并通过闭环系统的稳定性分析给出了控制增益的选取条件。进一步地考虑量测时滞的影响,结合模型预测的思想,提出了基于在线序列凸规划的滚动时域控制方法,通过有限时域的在线轨迹生成与控制指令更新,实现了近距离接近的隐式闭环制导与控制。最后,通过近距离接近机动过程的数学仿真,对提出方法的控制性能和在线规划性能进行了分析评估。结果表明,序列凸规划方法能够快速、稳定地求解多约束位姿同步规划问题,且对时变工况具有良好的适应性,可为空间非合作目标近距离接近的在线制导与控制提供有效的支撑。