随着空间需求的日益增长，各国对空间交会对接技术研究的不断深入，在研究了合作式交会的同时开展了对非合作目标交会的研究，研究领域的拓展对航天器姿态控制理论提出了新的要求。本文以非合作交会为课题背景，针对非合作交会姿态控制领域存在的问题，研究了非合作目标的角速度估计方法和无角速度反馈时的姿态控制律。
　　首先，给出了目标航天器的非合作性分析，指出目标航天器的非合作性包括测量的非合作性和机动的非合作性；之后建立了姿态运动的数学模型，并对卡尔曼状态估计理论和稳定性理论作了介绍。
　　然后，研究了目标航天器角速度估计方法。提高估计性能的方式主要有算法和模型两种，本文先从算法入手，采用姿态动力学模型研究了针对非合作目标的角速度估计问题，并针对目标转动惯量未知和控制力矩未知的问题设计了参数滤波器和强跟踪滤波器。然后从模型的角度出发，研究了利用“当前”统计模型取代动力学模型后的角速度估计方法，这一方法同时解决了转动惯量未知和控制力矩未知两个问题。比较了文中估计算法的结果和优缺点以及它们的适用范围。目标角速度估计的实现为交会对接中两星6自由度同步运动控制提供了必要信息。
　　最后，研究了两星相对姿态运动学与动力学以及适合无陀螺微小追踪航天器的姿态控制律。通过构建无源滤波器提出了两种基于MRP参数的无角速度控制律，这些控制律无需追踪航天器自身的角速度信息，只需要姿态信息并对其进行差分。这些控制律适合无陀螺组件的追踪航天器或是作为陀螺组件损坏后的备份姿态控制律，仿真验证了这些控制律的稳定性。