他研制了第二代并推动建设了第三代航天测控通信系统。80年代，针对我国第一代航天测控系统码率低、精度差，严重制约航天型号研制和定型的难题，负责研制了我国首套计算机遥测遥控系统，以灵活性为核心，总线制、模块化、以事件驱动，系统可大、中、小灵活配置，成为90年代航天测控换代装备，使我国由P频段为主成功跨入以S频段为代表的第二代航天测控系统，成功应用于载人航天工程、长征系列运载火箭、多型卫星和航空领域等，使我国航天测控技术跻身于世界先进行列，95年获国家科技进步一等奖。针对远程火箭飞行距离远、测控参数多、飞行效果评估难的特点，提出并研制了一种新的测控系统，解决了我国固体远程运载火箭测控通信难题，04年获国家科技进步特等奖。针对月球及深远空间的测控通信难题，在国内率先开展深空测控通信研究，出版了该领域我国首部专著《深空通信系统》。牵头制定月-地一体技术试验方案，推动研制建设了中国深空测控网，成为世界三大深空网之一，实现从第二代S频段近地空间到第三代X/Ka频段深远空间的技术跨越，为我国开展太阳系深远空间探测奠定了重要基础。

作为探月工程总设计师，提出嫦娥二号“一探三”技术方案，实现国际首次对月球、日-地拉格朗日L2点和小行星等多目标探测，使我国成为第三个对日-地拉格朗日L2点和小行星探测的国家，同时嫦娥二号成为国际上唯一一个绕太阳运行的人造行星，开辟了深空探测新领域，获国家科技进步特等奖。

在嫦娥三号工程中，针对形貌复杂、落月过程地面无法实时控制和不可逆等难题，主持创新设计了“三自主”的月球避障着陆方案，实现控制精度优于1.5米的精确避障，创造了嫦娥三号首次实施即成功着陆的先例，获国家科技进步一等奖。

他还率先提出我国开展日球层探测的技术路线，主持研究制定实施方案，将突破新型能源与推进、上百亿公里超远距离深空测控通信等关键技术，对太阳风控制的最远区域开展行星际和恒星际空间环境、太阳系起源与演化等科学探测。