随着卫星系统的总体性能指标越来越高,对卫星系统的总体设计提出了严格的要求。在卫星总体设计阶段,如何分析量化不确定性因素对卫星可靠性的影响,以此指导卫星系统总体设计优化,是亟待解决的重要问题。针对卫星复杂系统的可靠性建模与分析问题,贝叶斯网络是有效解决手段之一。但是随着卫星系统组件的增多,组件的状态组合呈指数增长,甚至出现组合爆炸,由此导致贝叶斯网络的建模与分析面临巨大挑战。针对该问题,本文基于贝叶斯网络和压缩推理思想发展了高效、精确的复杂系统可靠性建模与分析方法,并将其应用于卫星不确定性总体设计优化中。主要研究工作包括以下四个方面:首先,本文对贝叶斯网络的发展现状及应用进行了研究,总结概括了目前贝叶斯网络的建模方法、贝叶斯网络在工程领域的国内外应用现状以及基于贝叶斯网络的系统可靠性分析方法、贝叶斯网络的优缺点。基于贝叶斯网络的研究现状及应用,详细介绍了其中一种能够很好解决二态系统状态组合爆炸问题的压缩推理算法。其次,针对现有的二态系统压缩和推理算法的缺点,本文提出了改进的压缩推理算法,实现了对任意二态节点概率表的有效压缩,并分别针对二态独立和非独立情况发展了贝叶斯网络推理算法,在此基础上形成了复杂二态系统的贝叶斯网络可靠性建模与高效分析方法。然后,针对多态系统复杂性,本文提出了多态系统的贝叶斯网络压缩推理算法。针对独立、非独立多态系统,本文提出了多种多态节点概率表的多态压缩算法,能够实现对任意多态节点概率表的有效压缩。基于多态压缩算法压缩得到的压缩后的节点概率表,本文提出了用于复杂多态系统的贝叶斯网络可靠性建模与分析的独立多态推理算法和非独立多态推理算法,并且提出推理过程涉及的多态中间变量的构建规则。基于多态压缩推理算法,本文形成了复杂多态系统的贝叶斯网络可靠性建模与分析方法。最后,通过数值和工程算例分析验证了本文提出的二态、多态贝叶斯网络压缩推理算法的有效性,并将其应用于卫星系统可靠性分析、卫星姿态控制系统可靠性分析以及卫星可靠性设计优化问题中。基于本文提出的贝叶斯网络压缩推理算法、AgenaRisk软件以及MATLAB的BNT工具箱三种方法分别对卫星系统、卫星姿态控制系统进行可靠性建模与分析,结果验证了本文提出方法的正确性以及高效性。在卫星系统可靠性设计优化中,基于本文提出的方法对卫星系统进行可靠性建模与分析,并通过粒子群优化算法对卫星总体方案进行优化,获得了满足卫星总体可靠性设计指标的较优设计方案。论文对压缩推理算法进行了深入全面地研究,二态、多态压缩推理算法的提出能够有效地解决基于贝叶斯网络的独立、非独立复杂系统可靠性分析中涉及的状态组合爆炸问题。在卫星总体设计阶段,通过压缩推理算法分析量化不确定性因素对卫星可靠性的影响,以此指导卫星系统总体设计优化。