随着空间资源开发与航天技术的持续发展,空间任务需求逐年提高。此外,太空中已经存在大量失效航天器需要在轨维修、航天器大规模生产制造与在轨维护提出即插即用、快速组装与测试等挑战。然而,当前航天器平台设计主要为多个特定子系统通过通信及供电线缆连接成为一个整体结构,由星载计算机进行统一管理,这种传统架构使得航天器在组装时需要对部件及分系统进行复杂的测试,并且在对其进行在轨维护时,难以对其进行拆卸或组装。因此,未来如何方便快捷地对航天器进行在轨维护成为一个亟待解决的问题。针对该问题,本论文提出一种基于分布式智能部件的航天器架构,以GNC系统为例,对系统架构进行详细设计,并且针对基于分布式智能部件的无线网络数据传输时延状态估计、分布式执行机构姿态协同控制等进行研究。论文的主要内容如下:首先,设计基于分布式智能部件的航天器GNC系统,包括智能敏感器和智能执行机构设计、分布式GNC系统设计总体方案、无线组网管理分系统、分布式姿态确定分系统和分布式姿态控制分系统等子系统设计等,并对上述航天器设计架构和传统航天器设计架构进行对比区分,凸显了基于分布式智能部件的航天器GNC系统设计架构的创新性。然后,针对智能敏感器与智能执行机构之间的无线网络传输时延问题,提出一种网络传输时延全维状态观测器,该观测器基于时延状态变量对航天器实际状态进行估计,在该观测器的基础上,进一步提出一种基于时延状态观测器的航天器滑模变结构姿态控制律。仿真结果表明所设计的观测器能够有效地消除时延的影响,准确估计航天器的状态信息,基于时延状态观测器的航天器滑模变结构姿态控制律能够保证航天器姿态控制的稳定性和精度。其次,针对分布式智能执行机构进行姿态控制的协同问题,提出一种分布式智能执行机构协同控制算法,基于一致性协同控制理论,设计分布式智能执行机构定常时延和固定拓扑协同控制律、分布式智能执行机构时变时延和拓扑切换协同控制律两种控制算法,通过仿真对比分析,提出的协同控制算法能够保证各智能执行机构的一致性,实现航天器姿态高精度控制。最后,针对本文所提出的基于分布式智能部件的航天器GNC系统,开发一套半物理仿真系统,对无线网络环境下分布式智能执行机构协同控制算法进行半物理仿真。通过半物理仿真进一步验证采用分布式智能部件构建航天器平台的可行性。