在两航天器近距离接近任务中,需要对两航天器的相对位姿同步进行控制。随着航天任务越来越复杂,传统的相对运动动力学建模和控制方法已经不能满足实时性和高精度要求。本文以服务航天器近距离接近合作目标航天器为任务背景,建立了对偶四元数形式的两航天器相对运动方程,之后基于序列凸优化方法实现了近距离接近过程的位姿同步规划,在此基础上,设计滑模控制器对两航天器相对位置和姿态进行稳定控制。首先介绍了四元数,对偶数,对偶四元数等数工具的基本性质和运算方法,并给出了利用对偶四元数表示刚体六自由度运动的方法。建立了坐标系系统,分别给出了惯性系下服务航天器和目标航天器的运动方程,推导两航天器相对运动模型。在此基础上,给出对偶四元数形式的姿轨一体化相对运动方程。考虑到近场操作的快速求解要求,采用对初值敏感度低的凸规划方法解决近距离接近的位姿同步规划问题。给出近距离接近过程中的约束定义,包括视线角约束,接近路径约束,将约束表达在对偶四元数框架下。为了将系统非线性运动方程凸化,对其进行线性化和离散化处理。在此基础上,给出任务指标函数,利用序列凸规划方法实现两航天器相对运动位姿同步规划。考虑到两航天器近距离接近后,在交会对接开始前受到各种摄动影响,会使两航天的相对位姿与要求状态产生偏差,设计了两种滑模控制器来消除偏差,使系统稳定。基于趋近律的滑模控制器选择指数和幂次两种趋近律,并对控制律出现的抖振进行了抑制。最后在给定同等偏差的条件下,通过仿真对比各控制器的性能。