卫星技术的发展是一个国家航天水平的综合体现,卫星可靠性分析与寿命预测研究是航天领域的核心技术之一。在复杂的空间环境中,电离产生的射线与物质之间的相互作用,而引起物质内部原子的电离、激发、核反应以及化学反应,从而造成对部件材料的损伤。此外,还有机械磨损、电子产品以及光学器件的性能衰减等多种因素的影响都使得在轨运行的卫星器件和部件发生性能退化最终失效。因此,研究卫星关键部件的性能退化规律,对其进行寿命预测具有重要意义。动量轮是卫星姿态控制系统的关键部件,其故障或失效都将直接导致卫星丧失调整姿态的能力。为了保证卫星顺利完成指定任务,要求动量轮能在几年甚至十几年的时间内始终稳定地工作,这就要求动量轮具有相当高的可靠性。但由于技术、经费、时间等多方面的限制,我国目前采用的传统可靠性工程技术方法无法满足动量轮的可靠性试验。因此,联系卫星在轨运行的工程实际情况,研究出新的动量轮可靠性分析与寿命预测方法,提高评估准确度,实时准确监测动量轮的可靠性是我国航天领域需要解决的紧迫任务。光纤陀螺作为卫星的另一种重要的关键部件,其可靠性也直接影响着卫星的寿命,采用性能退化数据对光纤陀螺的可靠性分析与寿命预测也具有重要的意义。准确预测随机退化设备的剩余寿命是进行健康管理的基础,也是工程实践的重难点问题。对于复杂设备,随机多变的退化演变规律一般难以机理建模,而传统的基于寿命数据的方法对于小样本、高成本的设备则难以实施。因此,基于状态监测数据进行退化建模和剩余寿命预测,进而实现管理决策的技术成为了当前可靠性工程领域的研究前沿。然而,该方向上还有大量与工程实际相关的理论难点尚未解决。首先,本文总结基于性能退化数据的可靠性性分析与寿命预测的研究方法,其次,分析了动量轮的失效机理,运用动量轮的退化数据,建立了线性维纳过程和伽马过程对其进行寿命预测和可靠性分析。然后,分析了光纤陀螺的性能退化机理,利用退化数据建立了非线性维纳过程的退化模型,预测其寿命。同时还提出了几种新的退化模型,并对其进行了仿真分析。最后,采用贝叶斯更新对单个产品进行在线寿命预测,也利用卡尔曼滤波原理对带测量误差的退化数据进行了处理,估计出隐含状态,对参数进行了在线更新,达到了很好的预测效果。