随着我国航天事业的快速发展,卫星技术的应用遍布在各个领域,卫星系统资源的商业应用也逐渐蔓延开来。因此体积小,成本低,研制周期短,可靠性高,集成度高是目前卫星的研制的主要方向。卫星姿轨控系统,作为卫星平台极其重要的组成部分,主要负责完成卫星姿态控制和轨道控制的任务,而作为姿轨控系统的功能主体,姿轨控系统软件技术的提升和完善是实现卫星研制技术商业化转型的最为直接快捷的发展方向。本文以卫星姿轨控系统软件作为研究对象,基于嵌入式实时操作系统完成软件内部的系统资源分配和调度管理工作,并对卫星姿轨控软件的设计和实现进行优化。本文预期通过采用嵌入式实时操作系统与姿轨控应用软件相结合的方式,完成卫星系统姿态轨道控制功能,降低软件内调度管理功能复杂度,剥离系统应用软件与底层硬件的交互,提高系统软件的复用率,解决当前卫星研制周期长,成本高,集成度低的现状。本文首先对卫星技术应用领域和现状进行论述和分析,并对微小卫星姿轨控系统和嵌入式实时操作系统的国内外现状以及发展趋势和应用现状进行了分析研究,提出采用开源操作系统并在其基础上进行完善和改进以适应姿轨控系统应用,以完成姿轨控系统软件设计开发是解决当前卫星研制问题的有效途径。然后,对卫星姿轨控系统硬件组成和系统所应用产品的工作原理和使用环境进行简要分析论述,对系统软件的构成和层次构架、底层软件及应用软件的功能以及软件运行环境进行了讨论,并对姿轨控系统软件所需要实现的功能和要求满足的各项性能指标进行了分析。随后,本文以姿轨控实时操作系统作为研究对象,详细研究分析了姿轨控系统软件实现过程中所涉及的操作系统的主要功能,并结合姿轨控系统功能的设计实现,分别从任务管理,时间管理,资源管理、数据交互、系统环境移植等方面对操作系统的应用进行了详细论述。而后,针对姿轨控应用软件进行功能分解,根据其各项功能的特点进行软件任务划分,并对各任务模块逐一进行详细的设计。对卫星系统至关重要的可靠性功能进行分析,以软件设计的方式完成功能实现,对卫星软件在轨编程功能进行详细研究分析,从机制设计和功能使用两个方面完成设计工作。之后,通过对姿态控制系统各组成部分进行数学建模,完成对系统姿态控制方案的设计,并将闭环控制系统模型进行数学仿真,对仿真结果进行研究分析。最后,针对本文设计的姿轨控系统软件进行地面仿真测试,并采用系统功能、性能指标分析结果作为衡量系统软件设计开发的正确性、可行性的标准。根据试验测试数据和曲线,对控制系统软件的设计状态和软件运行的情况进行分析研究,试验结果表明,本文设计的姿轨控系统软件满足卫星对姿轨控系统的全部功能、性能要求。