近年来,随着太空探索活动愈加频繁,飞行器从外太空进入大气层后再入轨迹的规划、制导系统的设计等关键技术的进展备受各方关注。论文紧贴学科前沿,研究基于解析解的制导方法。在分析飞行器运动特性的基础上,推导了高精度再入运动解析解,并将其应用于飞行器再入预测-校正制导方法中,大幅缩短了飞行器再入轨迹在线规划的时间,提升了预测-校正再入制导方法的实时性。首先,建立了再入运动模型,并基于再入制导问题的需求分析了飞行器再入的运动特性。1)建立了再入飞行器的质心运动方程,定义了与再入密切相关的参数,为后续的研究奠定基础。2)从飞行任务层面对再入制导的要求、再入阶段面临的各种约束条件及再入阶段存在的各种扰动因素等多个方面系统论述了再入制导问题,明确了后续再入轨迹规划和制导方法设计的背景条件。3)根据飞行器再入阶段的划分,详细分析了飞行器再入初始下降段和滑翔飞行段的运动特性。其次,在航天飞机再入剖面跟踪制导方法的基础上,通过改进剖面形式使得剖面易于在线规划,并设计了一种剖面在线规划与跟踪再入制导方法。1)在分析再入约束条件影响的基础上,改进了剖面形式,新设计的剖面形式能够根据飞行器状态在线快速重新规划。2)在气动参数在线辨识的基础上,设计跟踪律对在线规划的剖面进行跟踪。3)通过数值仿真,对制导方法的有效性和鲁棒性进行了验证。再次,推导了升力式再入初始下降段和滑翔飞行段的运动解析解,并以此为基础设计了预测-校正制导方法。1)根据再入运动特性,推导初始下降段和滑翔飞行段的运动解析解,并对解析解的有效性进行了分析与验证。2)提出了一种以解析理论为基础的轨迹规划方法,通过校正轨迹特征参数,实现对飞行器的制导。数值仿真分析表明,这种制导方法的具有较好的精度和鲁棒性,且计算量较小。3)利用解析理论降低运动方程的阶数,减小数值预测中的计算量,形成了一种降阶三维轨迹在线规划制导方法。最后,针对半升力式再入问题,在分析其运动特性的基础上,分别设计了基于能量管理的跳跃式再入制导方法和基于解析理论的滑翔式再入制导方法,并对比分析了两种不同再入方式的运动特性。1)在分析探月飞船跳跃式再入运动特性的基础上,通过在第一次再入段设计能量管理方法,管控飞行器跃起的能量,基于该能量管理方法设计了再入制导方法,通过数值仿真验证了该制导方法的有效性及鲁棒性。2)在验证解析理论在探月飞船再入动力学中有效性的基础上,基于解析理论设计了探月飞船滑翔式再入制导方法,通过数值仿真验证了该种制导方法的有效性和鲁棒性。3)对比了探月飞船跳跃式和滑翔式再入的运动特性,分析比较了基于这两种再入方式制导方法的优缺点。论文阐述了再入制导问题的提出及相关设计思路,分析了升力式/半升力式飞行器再入运动特性,并以此提出了再入轨迹规划和再入制导方法。论文的研究工作发展了升力式/半升力式再入飞行器的制导方法。