卫星小型化，已经成为当今卫星研制的趋势。特别是现代小卫星具有巨大的经济优势和令人注目的效果，使现代小卫星、微小卫星走进新的天地。利用重力梯度力矩作为卫星的控制方式，非常有利于小卫星、微小卫星的发展，因为重力梯度力矩作为卫星的主要控制方式具有操控方便、实用、能源消耗低、稳定性高等优点。本文对主动磁控重力梯度稳定卫星的精密定轨、定姿、重力梯度杆伸展及卫星的姿态控制进行研究。本文主要针对重力梯度稳定卫星的姿态确定、定轨以及主动磁控方法进行研究。首先，给定了参考坐标系的定义及坐标系之间的转换，研究了卫星姿态描述的几种方式并比较了其优缺点，建立了卫星的姿态运动方程和姿态动力学方程，分析了卫星在空间内不同高度上受到的力矩。其次，简要论述了目前卫星姿态的主要测量方法及原理。针对目前的主流姿态敏感器做了详细的分析，设计了两种姿态敏感器的组合定姿方法，并作出的仿真比较。研究了一种重力梯度稳定卫星的定轨方法：GPS非差几何法定轨，设计了已解和需解模糊度两种定轨方案，系统分析了两种方案的定轨精度。再次，基于磁控，设计了两种重力梯度杆的伸展策略。一种是以开环恒速伸展重力梯度杆，一种是以姿态信息反馈闭环的伸展方案，通过仿真验证了这两种方案的可行性。最后，论述了磁力矩器的工作原理和数学模型，针对星箭分离后，卫星的速率阻尼阶段设计了控制率。对重力梯度卫星的伸杆策略设计了两种方案，并对其进行了相应仿真。针对四元数反馈的磁控律和欧拉角反馈的磁控律，设计了PD主动磁控算法。