卫星在运行过程中,其载荷天线等往往有很大的制造成本,并且系统寿命很长,而卫星上的控制系统往往容易出现故障,如果无法对载荷实现重新利用则会造成很大损失。近些年提出了细胞卫星概念,单个细胞卫星只承担卫星的分系统功能,实现了低成本,模块化及可集成化,细胞卫星可以实现在轨组装,也可以实现故障模块的替换。对于载荷没有失效但是控制系统失效的航天器,可以采用细胞卫星对被服务航天器进行姿态接管控制,以实现载荷的再利用。基于细胞卫星的被服务航天器姿态接管控制依然存在一些未解决的问题,如被服务航天器与细胞卫星结合后,航天器质量特性发生了变化,需要对组合航天器进行质量特性在线辨识。细胞卫星相对被服务航天器的安装位置以及安装矩阵无法确定,需要在线确定细胞卫星相对于被服务航天器的安装位置及安装矩阵。基于批量细胞卫星的星间通讯问题,需要设计细胞卫星交互的拓扑结构,以减小星间通讯压力。为了解决以上问题,本文主要针对以下几部分内容进行研究。对于被服务航天器为非合作目标(如太空垃圾)的情况,我们无法获取其外形结构,质量特性等相关参数,也不了解被服务航天器本体坐标系的定义,无法在被服务航天器本体坐标系内进行质量特性辨识。针对这类航天器,考虑到我们并不需要对航天器进行维修以及修复,只是希望改变其原有的姿态及轨道,或者通过降低非合作目标的轨道,使其在大气层内销毁,达到清理太空垃圾的目的。因此本文建立了细胞卫星参考坐标系,将细胞卫星的测量及输出参数进行坐标系统一,进而在参考坐标系内进行航天器质量特性辨识。对于被服务航天器为控制系统失效的合作目标的情况,考虑到航天器载荷、天线、太阳能帆板等仍然可以工作。我们希望能够利用细胞卫星依附于被服务航天器进行姿态接管控制,实现被服务航天器的在轨维修,延长被服务航天器的工作寿命,达到资源的再利用。这种情况下,希望获取细胞卫星相对被服务航天器的安装位姿确定,进而在被服务航天器参考坐标系内进行航天器的质量特性辨识及控制。本文合理假设被服务航天器其本体坐标系的定义,航天器整体的外形结构以及质量特性已知。采用点云配准原理,将参考坐标系下细胞卫星的安装位置与被服务航天器的结构外形进行配准,确定被服务航天器相对于参考坐标系的位置与姿态,进而确定细胞卫星相对被服务航天器的安装矩阵以及安装位置。考虑到细胞卫星数量众多,细胞卫星传输数据接口有限,单个细胞卫星计算能力有限,选取中心节点接受数据并进行辨识与配准计算的方法不再适用。因此设计分级的拓扑结构,设计细胞卫星交互式质量特性辨识方法以及航天器位姿配准方法。减小信息传输压力和细胞卫星的计算压力。