随着科学技术的进步与航天活动的迅速发展，深空探测越来越受到人们的重视，其中行星际轨道设计与优化技术是实现深空探测任务的关键技术之一。与近地卫星的轨道设计相比，行星际轨道设计要复杂得多，因为对同一目标轨道可能有多种转移轨道方案。 而科学技术也进入多学科互相交叉、互相渗透、互相影响的时代。演化计算应运而生，它采用简单的编码技术来表示各种复杂的结构，并通过对一组编码进行简单的遗传操作和优胜劣汰的自然选择来指导学习和确定搜索的方向。演化算法 (Evolutionary Algorithm)是在模拟自然界进化机制基础上的一种算法，它是一种全局智能搜索方法。本文重点是以行星际轨道设计中常用的借力飞行技术为基础，应用演化算法，研究行星际轨道的优化设计问题。 借力飞行轨道不同于直接转移轨道，它使用借力星体的引力去改变飞行器相对于中心引力体的能量。“先驱者”、“旅行者”和“伽利略”探测器的轨道已经证明了借力飞行轨道在行星际轨道设计中是极有价值的一种轨道设计方案，利用借力星体引力的甩摆效应可以减少对能量的需求。目前，借力飞行技术已经广泛地应用于行星际的轨道设计中。 首先，本文从开普勒运动开始，讨论了地球卫星的运动特征，分析了无摄运动下的二体问题，并推导了二体运动方程，由运动方程讨论了二体运动的特性，并给出卫星轨道的六根数及其物理意义。在二体问题的基础上，对 N 体问题做了简要的分析。 然后，介绍了轨道设计中的基本问题以及轨道设计中的轨道机动，并以地球—火星转移轨道为例，分析了行星际轨道优化设计问题的复杂性。 借力飞行是轨道设计基本问题之一，也是本文主要研究的问题。本文使用借力飞行技术来研究演化算法在行星际轨道优化设计中的应用。因此对借力飞行的物理原理和过程进行了详细分析，并参照当前国内外最常用的求解方法——圆锥曲线拼接法，进行求解。 圆锥曲线拼接法是基于二体模型的近似求解方法，使用它可以求得满足初轨设计的精度要求。圆锥曲线拼接法是将飞行器的整个飞行过程划分为多段，分段求解。其中飞行器日心轨道段可以通过求解 Lambert 问题得到，而飞行器绕飞轨道段相对于借力行星是一条双曲线轨道，借用影响球的概念，将绕飞段视为二体问题求解，从而求解出飞行器的绕飞轨道，得到飞行器的整个飞行轨道。最后以 EVM (地球—金星—火星)为例，给出了使用圆锥曲线拼接法求得的仿真结果。 由于二体运动是一种无摄运动，虽然使用基于二体模型的圆锥曲线拼接法求得的结果能够满足初轨设计的精度要求，但是随着航天动力学的发展，限制性三体问题的研究逐步深入，以限制性三题问题为基础的三体模型越来越多的被应用到借力飞行的轨道设计中。限制性三体问题是在飞行器绕飞过程中，将太阳、借力行星和飞行器作为三体系统考虑，分析飞行器在太阳和借力行星的共同作用下的运动，从而求得比圆锥曲线拼接法更精确的近似解。所以本文对限制性三体问题做了基本描述，分析了其求解过程与求解方法，并给出了圆形限制性三体问题的试验结果，为使用三体模型进行借力飞行的轨道设计奠定基础。对于整个行星际轨道设计任务而言，一般都是需要通过多次借力飞行来完成的。现在一般都是通过绘制能量等高线图，该图以发射时间和到达时间为坐标，是飞行器发射时所需能量或者到达时具有能量的等高线图。通过能量匹配原则，寻找飞行器发射时机。但是一般来说，都是需要找到能量最省的那一条转移轨道，因此需要使用一种全局搜索算法，找出最优的转移轨道。 由于演化算法是借鉴自然界中进化与遗传机制的一种优化算法，主要用于解决复杂的工程技术问题。演化算法具有自适应搜索、渐进式搜索及并行式搜索的特点，并且其具有通用性强的特点，它是一种全局智能搜索方法，适合于解决不同的工程优化问题。因此，本文以 EVVEJS (地球-金星-金星-地球-木星-土星)为实例，采用遗传算法和差异演化算法对该实例进行优化实验，得到了令人满意的优化结果。对优化结果的分析表明，差异演化算法的效率和优化结果都明显优于遗传算法，并且同文献中给出的结果相比较，本文实验结果优于文献中给出的结果。