对于深空远距离探测任务,由于探测器距离地球远、时延大、空间环境复杂和不确定性强等原因,需要深空探测器具有自主控制能力。原子状态机技术是一种将复杂大系统原子化,利用各原子的相互通讯和彼此协调的自主的技术,具有较好的智能性和鲁棒性。针对在轨自主GNC系统的复杂性,本文提出利用原子状态机的自主控制技术,以实现深空探测GNC系统的自主化,论文的主要工作如下:　　首先建立并实现了原子状态机的数学化模型和结构化模型,通过分析GNC的各个模块的功能对系统进行原子化,并建立了管理层、控制层和执行层原子状态机,为后续研究奠定理论基础。　　然后通过建立了卫星姿态动力学和姿态运动学模型,从而对卫星的姿态有个比较详细的描述。之后建立了在轨自主GNC系统各原子模型,主要包括执行器原子、敏感器原子、定轨原子、定姿原子、姿态制导原子、姿态任务原子和故障诊断原子,并针对不同工作模式设计了控制律,并提出了控制分配算法。　　最后利用设计的基于原子状态机的在轨自主GNC系统体系结构,实现卫星在轨自主GNC系统的整个闭环仿真程序,并利用Matlab中的GUI工具箱设计了仿真界面,对整个探月过程进行仿真,分析各个原子输出,同时连接到STK进行三维可视化输出,从而对在轨自主GNC系统进行验证。