双小行星作为小行星中特殊的一类,以其独特的物理结构与动力学特性,是未来深空探测的热点之一。本文以双小行星探测任务为背景,重点研究了双小行星系统中的共振轨道设计、共振轨道保持控制以及系统内轨道机动规划等问题。首先,针对不同引力场模型下双小行星系统附近共振轨道的设计问题,基于单参数连续法与伪弧长延拓法,利用改进的多次打靶法进行两次微分修正,得到了不同共振比的平面共振轨道族;之后在平面共振轨道的基础上,根据稳定性理论与分岔理论,利用单参数连续法与伪弧长延拓法,设计得到不同共振比的三维共振轨道族;此外,通过对比分析不同共振轨道的初始状态、轨道周期及雅克比常数下的共振轨道特性,给出了双小行星系统中共振轨道的变化规律。然后,在考虑太阳光压、太阳引力与第三体引力摄动存在的情况下,分别分析了双小行星系统中探测器所受各类摄动加速度的量级,并给出了不同类型共振轨道的受摄演化规律;之后在考虑各类摄动综合作用的基础上,利用高阶滑模控制对双小行星系统中的共振轨道进行保持控制,并分析了不同共振轨道特性对控制参数以及控制加速度量级的影响。最后,针对双小行星系统中共振轨道的可达集求解问题,在给出不同任务形式下的状态约束的基础上,通过高维可达集的降维处理,给出可达集的描述形式;提出一种基于启发式搜索的自适应网格细化方法,之后基于这一方法,计算得到不同共振轨道的平面机动及三维空间机动可达集;然后基于给定的机动可达集,分别设计了探测器逃逸与撞击轨道,验证了可达集求解方法的准确性。