空间站作为大型在轨组装航天器,可支持人类在太空长期生活、开展各类空间试验.复杂性、多变性、长期性是空间站相对于其他类型载人航天器突出特点,因而空间站在飞行过程中出现的各类故障是技术人员必须面对的。为保证空间站自身和在空间站内生活的航天员的安全,必须能够及时排查与处理飞行故障。因此,研究空间站在轨故障检测和诊断技术,对于增加空间站的安全性,降低地面运营成本,确保空间站任务实施具有重要意义。本文首先对需应用的相关技术进行论述,然后进行了空间站在轨故障诊断需求分析,确定了在轨故障诊断功能在空间站系统功能架构中的位置。在此基础上,利用面向对象建模技术和构件技术,设计并实现了空间站在轨故障诊断功能系统的软件架构,实现了系统数据库和接口封装,根据软件架构中的各模块确定了在轨诊断工作流程。针对在轨故障检测,首先研究并制定了故障检测硬件技术方案,充分利用数字系统可测试性并综合利用其他故障检测方法,奠定了全面的故障检测基础。基于在轨故障诊断软件架构上设计并实现了故障检测软件模块,采用构件技术实现了多种异常检测与判断方法,并具有可扩展性。确定了基于知识的在轨诊断方法,以基于设计规则、基于故障树诊断方法作为主要诊断方法,实现快速的在轨故障定位及处置；利用以符号有向图为代表的基于模型的深层知识诊断作为诊断重要方法,着重诊断深层次故障。以推进系统为例进行了诊断的实际应用与分析,并设计了诊断算法。基于在轨故障诊断软件架构上建立了故障判断与定位模块实现了上述诊断方法,既能按需求配置又能进一步扩展。