我国探月工程采用“绕”、“落”、“回”三步走战略，整个工程由探测器系统、运载火箭系统、发射场系统、测控与回收系统和地面应用系统五大系统组成。2011年1月7日，探月工程三期获得国务院正式批复立项。2011年1月18日，国防科工局召开了三期启动会，标志着探月工程三期正式进入工程实施阶段。其中，探月三期再入返回飞行试验任务主要针对高速再入跳跃式返回开展飞行试验，全面验证制导与控制、热防护以及高速再入气动等关键技术，确保返回器技术方案的可行性，该项试验任务已于2014年底顺利实施。2018年，嫦娥四号首次实现探测器月球背面软着陆和巡视探测。本项目主要针对我国探月工程环月飞行和绕月返回任务中航天器精密轨道确定、转移轨道修正、超高速二次再入与多次进出“黑障”航迹预测以及绕月返回全程测量跟踪等关键技术问题开展研究。项目主要技术创新体现在：   
   一是针对我国探月工程任务中轨道姿态控制频繁、影响轨道测定精度因素复杂、对轨道确定及预报精度要求高的特点，构建了高精度的数据处理模型和地-月连续动力学模型，设计了面向复杂引力场、全时段、跨流域、多数据源的最优定轨策略，解决了绕月返回高精度测定轨和精密轨道外推计算的技术难题。   
   二是针对超高速、多次进出大气、器上倾侧角大小方向变化频繁以及高空气象风环境复杂等恶劣条件下的航迹预测难题，提出了一种自适应偏差的航天器落点预报方法，设计了考虑弹道精度和落点散布的落点选优策略，有效解决了我国首次采用预测制导实施再入返回控制的落点预报难题。   
   三设计了基于多源数据、多计算模型的飞行弹道实时重建算法，建立了绕月返回飞行状态估计系统，解决了测控设备对二次进出“黑障”的弹道估计难题。为测控设备对大动态小目标的快速捕获和稳定跟踪提供了关键技术支撑。   
      四是针对地月转移、月地转移到舱器分离的每次控制均要瞄准着陆场返回区的难题，建立了多中心体、多参数及复杂姿态条件下的联合寻优计算模型，设计了兼顾发动机标定需求和燃料最优需求的控制策略，确保返回器准确进入返回走廊。   
   五是针对我国首套新研嫦娥任务再入返回段电波束快速扫描捕获设备功能测试验证需求，提出了基于标校塔、无人机、在轨卫星等多种外部条件的快速扫描捕获功能测试验证方法，并开展了相关验证试验，实现了嫦娥任务前对再入返回参试测控设备快速捕获功能的充分测试验证。   
   项目研究基础性强，形成体系化的知识产权。授权国家专利 2 项、制订国家标准（专用） 3项、发表论文 3 篇、专著一部，撰写技术方案 10  份。项目获地市级科技进步二等奖1项。   
   主要技术指标：1）月球近旁段定轨精度位置误差34 m，速度误差0.08cm/s。返回离轨前利用42min短弧数据，预报至离轨点位置误差89m，速度误差3  cm/s；2）返回落点预报精度优于2km；3）出“黑障”测控设备重捕时间小于3s；4）实时弹道预测精度位置误差小于100m；5）设备综合测试评估系统满足对遥测、遥控、系统捕获、外测（含三向测量）、干涉测量等多种功能的评估。