超低轨道卫星是指运行在轨道高度为120km到300km范围内的卫星。由于其运行高度较低,超低轨道卫星可用于解决突发事件监控、战场态势感知、局部地区预警等各种应急需求。超低轨道所处的空间区域内存在较多的气体分子,当卫星在此区域内做高速飞行时,会受到气体分子撞击卫星表面产生的气动阻力。气动阻力在卫星运行时间内不断积累,产生的气动阻力摄动对超低轨道卫星长期在轨运行、高精度姿态控制等技术提出了严峻挑战。针对上述问题,论文系统深入地研究了超低轨道卫星减阻构型设计方案与姿态控制方法,主要研究成果如下:（1）建立了基于误差四元数的卫星姿态运动学和动力学方程;针对超低轨道卫星运行环境,建立了卫星气动力干扰模型和重力梯度力矩模型,为超低轨道卫星减阻构型和姿态控制方法设计奠定理论基础。（2）针对超低轨道卫星气动构型设计问题,提出了一种超低轨道卫星的减阻构型设计方案。基于面板法,在不考虑运载火箭接口等部件的情况下,对卫星主体构型、长细比、头部形状和适应系数进行了研究分析,分析结果表明该方案可以有效地减小卫星气动阻力。（3）针对超低轨道环境干扰影响下的卫星姿态控制问题,设计了一种基于RBF神经网络的自适应姿态控制方法。该控制方法无需事先已知干扰信息,利用RBF神经网络逼近系统干扰这一未知函数,并将逼近值引入控制律中。此外,控制律设计中引入了控制力矩上下限约束,解决了执行器输出力矩饱和问题。仿真结果表明该控制方法具有较好鲁棒性。（4）针对角速度信息和超低轨道环境干扰未知情况下的卫星姿态控制问题,提出了一种基于自适应RBF观测器的姿态控制方法。设计了一种自适应RBF观测器,该观测器可以估计不可测量的角速度和逼近系统干扰。在此基础上,考虑执行器输出力矩饱和的约束条件,提出了一种姿态自适应控制方法,在角速度信息和环境干扰未知情况下,能够实现超低轨道卫星的姿态控制。通过仿真验证了该控制方法能保证闭环系统的全局渐进稳定性,具有较高的控制精度。（5）针对存在反作用飞轮故障及输出力矩饱和的超低轨道卫星姿态控制问题,考虑反作用飞轮有无冗余配置两种情况,分别设计了自适应容错姿态控制方法。当反作用飞轮分别出现常值故障和时变故障时,两种方法均能根据故障信息,调整控制参数,利用有效的反作用飞轮,达到姿态控制的目的。仿真结果验证了两种控制方法的有效性。综述所述,论文研究了超低轨道卫星气动构型设计及姿态控制重难点问题,系统提出了针对超低轨道卫星的减阻构型设计方案、姿态控制方法。研究成果对实现超低轨道卫星的工程应用具有重要参考意义。