小天体探测是近年来深空探测的热点领域。小天体具有形状不规则、质量分布不均匀等特点,由此产生的摄动使得探测器的飞行环境变化不规律;同时探测过程中轨道与姿态的保持、机动等在轨操作次数多、难度大、精度要求高,因此对接近段各个关键技术提出了自主性强、精度高、鲁棒性强等更高的要求。本文以小天体接近任务为背景,开展了基于光学信息的导航与制导方法研究。论文主要工作如下:首先,对小天体接近段探测器动力学模型进行了建立和分析。建立了惯性坐标系、B平面坐标系以及非滚视线角坐标系等相关参考坐标系,并对探测器及小天体进行动力学建模,将二者的动力学模型分别建立在惯性坐标系下,并给出了简化后的相对运动动力学模型。其次,对小天体引力场建模方法进行了研究。传统引力场建模方法中的球谐函数法在布里渊球内引力场发散;多面体模型法该方法计算量大,影响探测器的在轨计算效率。针对现有小天体引力场建模方法的局限性,给出了一种小天体引力场模型快速逼近的建模方法,并对该方法的精度、计算效率等问题进行了分析讨论。再次,对基于视线信息的小天体接近段自主导航方法进行了设计。在建立导航观测模型的基础上,对自主光学导航方案进行了设计,并对导航系统的可观性进行了分析;在可观性分析的基础上给出了导航系统可观性的优化准则,通过改变导航观测路径改善导航性能,以一定的燃耗代价减小导航误差,提高系统整体性能。最后,针对导航系统可观性优化问题对接近制导策略进行了设计。分别利用比例制导方法和伪路径点滚动时域制导方法对接近段制导律进行了设计;在此基础上,将可观性约束条件引入,以优化导航可观性为指标,设计了接近制导策略,并将该制导策略与比例制导进行比较,分析了该制导策略对导航性能的改善情况。