深空探测领域涉及我国航天活动的诸多型号任务,对于我国政治、经济、科学及人类社会的可持续发展具有重大深远的意义。随着我国深空探测任务的稳步开展,对于星球车在星表未知非结构化环境巡视探测的安全性、自主性提出了更高的需求。滑移问题是影响星球车安全行驶的重要问题,几乎所有成功执行星表巡视探测任务的星球车都曾面临过不同程度的滑移危险事件,高滑移事件会导致星球车严重沉陷甚至永久沉陷,中低滑移事件会导致星球车偏离规划路径从而增大与几何障碍碰撞风险。本文以“祝融号”火星车为工程研究对象,针对火星车在轨应用特点,以车体的滑移行为作为主线,建立完整的滑移估测、滑移路径规划、滑移轨迹跟踪研究体系。所取得的研究成果包括:（1）针对火星车在轨重力场及星壤条件与地球相异的特点,本文在配备有低重力模拟装置和铺设模拟星壤的试验场进行滑移地面试验,用以最大可能模拟火星车在火星表面的工作环境。基于地面试验共计采集86997条滑移观测向量数据,综合分析数据的集中趋势、离散趋势和风险趋势,对火星车纵向滑移行为和横向行为进行对比分析,且探究了车轮指定转速、星壤和坡度对于滑移行为的影响,建立了滑移风险评估量HSF-坡度预测模型。（2）针对火星车系统质量严格受限,从而无法配备足够数量的传感器进行滑移实时测量的特点,本文提出一种基于数据驱动的滑移估测技术方案。基于地面试验获取训练数据,在已有的传感器信号中选取合适信号组成特征输入向量,以纵向滑移和横向滑移组成特征输出向量,分别采用神经网络、遗传算法优化的神经网络和高斯过程回归模型进行数据训练,得到多组滑移估测模型,基于地面验证集数据对模型进行评估。随后,基于“祝融号”火星车在轨真实遥测数据对多组模型的在轨使用可行性进行了分析验证。其中,基于遗传算法优化的神经网络模型和高斯过程回归模型具有良好的在轨适用性能,且通过高斯过程回归模型可得到滑移估测数值的不确定性置信区间,为后续的滑移路径规划提供基础数值。（3）针对火星车工作环境非结构化程度高、滑移不确定性强的特点,本文建立了考虑滑移因素的可通过性地图构建方法,同时提出一种考虑滑移不确定性的全局路径规划算法。首先开展火面环境建模,确定火面特征（石块、撞击坑和新月沙丘）数学模型及其分布密度函数,建立全局层及局部层火面环境。结合前文建立的滑移-坡度模型,建立综合考虑几何障碍与非几何障碍的可通过性地图。基于前文提出的滑移不确定性,本文提出一种考虑滑移不确定性的路径规划算法,避免了随着路径的延展滑移不确定性累积而造成星球车与几何障碍区发生碰撞。（4）针对火星车运行速度缓慢且器上计算资源有限的特点,无需考虑操作稳定性等复杂动力学问题,提出一种基于滑移运动学模型的模型预测轨迹跟踪控制方法,分别建立基于差速转向策略和双向阿克曼转向策略的滑移运动学模型。通过仿真分析,对比了不同圆弧半径、不同转向策略、不同侧偏角、不同圆弧组合条件下的轨迹跟踪效果,为火星车在轨控制提供策略依据。