双月旁转向轨道是地月系统中一类大尺度非线性轨道,在深空探测中有着巨大的应用价值,目前国内对这一轨道的研究较少。本文针对双月旁转向轨道的力学原理和设计方法开展研究,包括以下几方面：首先,研究了作为基础的单次近旁转向轨道的力学原理。基于分别建立的二体和三体动力学模型,研究了月球近旁转向轨道参数与初始地球轨道参数的相互关系,并进行了仿真,比较了两种模型的偏差,为双月旁转向轨道研究提供了基础。其次,进行了双月旁转向轨道的初步设计和仿真,较为完整的给出了双月旁转向轨道在各种情况下的解集域。定义了常用的坐标系,分析了双月旁转向轨道的形成机理。基于圆锥曲线拼接法对轨道进行了初步设计,并结合限制性三体模型对初步设计结果进行了修正,与初步设计结果进行了比较,验证了采用圆锥曲线拼接法进行初步设计的有效性。分析了地月系统中双月旁转向轨道的解集范围约束,给出了双月旁转向轨道的解集域,并研究了拱线旋转角速度对轨道参数的影响,拓展了双月旁转向轨道的解集范围。再次,分析了太阳摄动等偏差对轨道的影响,研究了双月旁转向轨道的修正方法。分析了轨道的主要误差源,阐述了误差对双月旁转向轨道的影响。主要研究了太阳引力摄动的影响,并基于地-日限制性三体问题和地-日-月四体引力模型分别对太阳引力摄动影响进行了仿真。研究了误差的修正策略,提出了采用显式制导进行了误差修正的策略,并进行了仿真。最后,研究了双月旁转向轨道的发射窗口和应用方案设计。针对不同类型的轨道应用背景提出了相应的发射窗口和轨道设计方案,包括应用于空间环境监测、近地天体交会或火星探测、夸父“A”星扩展任务设计。论文的研究内容能够为未来的深空探测轨道设计提供新的手段和方法,进一步深入开展双月旁转向轨道技术的研究具有重要的科学和工程意义。