深空探测近年来逐渐成为世界各国航天领域的热点话题,其中,深空导航是深空探测重要前提条件之一。针对深空自主导航,本文开展了原子鉴频多普勒测速导航研究。原子鉴频多普勒测速导航方法是一种天文光谱测速导航方法,利用空间可视天体的光谱信息作为导航信息源,通过对谱线到达探测器的多普勒频移量进行实时测量,获得深空探测器相对于多个导航天体的视向速度,并通过矢量合成得到探测器的矢量速度信息,辅助深空探测器进行自主测速导航。本文根据深空自主导航的需求,并基于原子鉴频原理,提出了一种采用原子监测恒星光谱多普勒频移的深空探测器速度测量技术方案,该方案基于反常色散机制,依靠光激发原子的能级跃迁形成对光频的分辨能力,对环境条件要求较低,使得原子鉴频器同时具有高光谱分辨能力与高稳定性,是一种光谱分辨率极高,而又极稳定的鉴频器件。原子鉴频器的高光谱分辨能力与高稳定性,启发本文将原子鉴频技术应用到天文光谱测速导航方法中,开展原子鉴频多普勒测速导航研究,主要研究工作包括:本文介绍了深空导航测速的研究背景,其在深空探测活动中具有的重要意义,并详细介绍了相关应用领域的发展历史与现状及深空导航测速技术的发展趋势。并介绍了原子鉴频器的基本知识,包括原子鉴频原理、原子鉴频器结构与测试方法,以及对原子鉴频多普勒测速方法的原理进行了详细的描述。本论文的重点研究工作为:设计并研制了用于深空自主导航的原子鉴频速度计,并对研制出的原子鉴频速度计进行了测试与验证。其中利用原子鉴频敏感度测试实验,测试了原子鉴频速度计对激光的敏感精度;利用原子鉴频测速验证实验,验证了原子鉴频速度计的多普勒测速能力;利用原子鉴频太阳测速地面验证实验,验证了原子鉴频速度计利用太阳夫琅禾费谱线的多普勒频移进行测速的能力。本论文创新之处有以下几点:1)针对深空自主导航应用,提出了一种采用原子监测恒星光谱多普勒频移的深空探测器速度测量技术方案;2)根据该方案,设计并研制出了用于深空自主导航的原子鉴频速度计,并利用窄线宽激光与转盘测速装置检验了该速度计的测速能力和测速精度;3)提出了一种测量地面观测点与太阳之间相对运动速度的验证实验方案,并搭建了实验装置,观测获得了地球观测点与太阳之间视向相对运动速度,观测数据与天体运动理论计算结果吻合较好。