随着科技的发展，航天器系统在不断的改进更新，变得越来越大型化、复杂化，各分系统之间及分系统内部存在着大量耦合关系。为了提高航天器的安全性、可靠性，以确保其能够顺利完成在轨飞行任务，本文针对航天器的特点，提出了航天器健康管理系统算法，该算法的基础为分层分模块有向图法。通过对多个分系统的仿真分析，可以看出该方法具有可扩展性、可复用性及高实用性。本文首先对现有的健康管理算法进行了分类及比较分析，将现有的算法分为四类。本文比较了这四种算法的优缺点，针对航天器的具体特点选择了合适的健康管理算法。为了有针对性的设计航天器健康管理系统，需要对航天器系统可能出现的故障有所了解。所以本文对航天器的历史故障数据进行了统计分析，并对各分系统可能发生的故障进行了分析。其次，为了根据各分系统的特点做到有针对性的管理，同时做到系统整体层面的健康管理，本文将健康管理系统分为分系统层和在轨飞行任务层两个层次。并根据两层次的不同需求及联系，给出了健康管理系统的设计思路及结构框架。本文针对航天器的自身特点及健康管理设计理念，提出了航天器分层分模块有向图模型，该模型为本文提出的健康管理算法的基础。最后，本文给出了基于有向图模型的健康管理算法，包括故障诊断、故障预测及健康评估，提出了针对航天器在轨飞行任务的健康管理方法。对航天器的电源系统、姿态控制系统给出了仿真结果，并对实际遥测遥控系统进行了故障诊断仿真，验证了本文提出的健康管理算法的实用性。通过对分系统和飞行任务两个层次的仿真分析，验证了该算法模型的可扩展性及可复用性。