一直以来，航天任务以中大型单航天器任务形式居多，存在诸如：设计制造周期长、发射运行功耗大、可靠性低寿命短、任务单一升级扩展性差等问题。以精智化微小型航天器为代表的新型航天器及其集群化的应用形式可以很好地解决或规避以上问题，因而成为未来空间技术的一个重要发展方向。此外，编队作为集群化应用的一种典型而基础的形式，势必在未来的航天器集群化应用任务中发挥广泛而重要的作用，然而传统的集中式编队方法却普遍存在鲁棒性不高、扩展难以及柔性较差等弊病。以群体智能型人工势场编队法为代表的分布式编队方法能有效地克服以上弊病，因而将成为未来的主流编队方法之一。基于以上背景分析，开展分布式编队法及微小型航天器空间编队任务研究，对促进未来空间技术发展具有十分重要的理论和现实意义。本文基于动力系统理论对群系统建立了群体智能型人工势场编队法的一、二阶模型。围绕所建群系统模型，分别从常规驻留思路、分岔理论及分子动力学模拟角度开发和验证分析了多种新颖编队方法。与此同时，基于微小型航天器的两个典型代表，小卫星和微太阳帆航天器平台，结合所发展开发的编队方法相应提出了几个新颖的高价值空间编队任务概念，并通过实际任务仿真分别进行了验证。　　本研究主要内容包括：⑴梳理了建立及分析群系统编队模型所需的动力系统理论。从自组织角度对多成员系统进行了分类，提出了一种新的多成员任务分类称谓体系，并指出本文所采用基于群体智能模式的群系统编队方案本质上属于基于行为的、体系结构为分布式的编队方法，其中行为建模采用的是人工势场法，故简称群体智能型人工势场编队法。介绍了吸引、排斥基本人工势场，同时指出了人工势场法简单易实现，最大优势在于可进行纯数学形式稳定性分析。基于以上建立了对应于加速度、速度运动控制器的二阶、一阶群系统模型，指出了一阶模型实为二阶模型的过阻尼情形，并针对典型二阶群系统模型进行了演化分析及仿真。分析了导引、避碰势场间存在的分层隔离特性，并分别基于跨临界分岔及抛物线型函数构建导引势场，分析验证了二阶、一阶群系统模型的稳定性。⑵基于一阶群系统模型，从目标点驻留平衡角度介绍了驻留平衡编队法基本原理，即编队过程中各成员期望速度均为所设置三类人工势场所构建行为（聚集、避让、驻留）速度的矢量和，各行为参数利用目标构型对称性进行设置，各成员期望速度利用滑动模态控制技术进行作动跟踪。在理想条件下对该法进行了可行性仿真验证及鲁棒性、扩展性、柔性分析。结合太阳帆航天器日心悬浮轨道性质及微太阳帆技术，提出了一种可实现太阳极区持续观测的高价值航天任务，即微太阳帆日心悬浮轨道编队任务。通过利用太阳帆轨道性质改造基本驻留平衡法中的汇聚机制以降低控制成本，验证了该任务的可行性及驻留平衡编队法在实际航天任务中的可行性。该法适合编制对称性构型且到位精准，具有通信压力低、计算资源省、鲁棒性高、扩展性优良以及柔性强特点。⑶基于二阶群系统模型，从分岔理论出发介绍了分岔编队法基本原理，即采用对应于期望编队构型的分岔来构建全局汇聚人工势场，并在成员局部避让人工势场和速度依赖型耗散项的共同作用下群系统将最终收敛于目标构型。基于通过改造典型跨临界分岔所得的变种分岔以及简单叠加势函数分岔分别提出了两种新的编队方法，并在理想条件下进行了验证、特性分析及方法拓展。基于小卫星日地L2点编队的天文干涉测量成像任务，提出了五种U-V覆盖方案，并就其中四种采用简单叠加势函数分岔编队法进行了仿真验证，进一步验证了分岔编队法在实际航天任务中的可行性。该法同样具有通信压力低、计算资源省、鲁棒性高、扩展性优良以及柔性强特点，同时可编制构型丰富，其最核心优势在于，仅通过调节少数的分岔参数便可简便快捷地对构型进行调整切换。⑷基于二阶群系统模型，从分子动力学模拟角度介绍了分子动力学模拟编队法基本原理，即采用对应于期望编队局部构型的原子/分子经验势场来构建成员局部塑型避让人工势场，并在全局汇聚人工势场和速度依赖型耗散项的共同作用下最终收敛得到目标构型。提出了两种拟原子/分子体系结构编队方法，即改进型Lennard-Jones势编队法以及Tersoff-Brenner势编队法。通过理想条件及小卫星日地L1点编队任务仿真验证了改进型Lennard-Jones势编队法的可行性及其在保持相邻成员间间距与设定值一致及精确塑造构型外围形状上的优越性；通过地球同步轨道(GEO）航天编队任务仿真验证了Tersoff-Brenner势编队法的可行性及其在塑造拟原子/分子体系结构构型上巨大的潜力。该类方法本质上属于人工势场法，同样具有自组织性、通信计算成本低、较高鲁棒性、较强扩展性、较强柔性特点。另外，该类方法可编制的拟原子/分子体系结构构型丰富，在航天任务中的用途广泛，尤其在空间结构在轨自组织搭建任务方面前景广大。