制导、导航与控制(GNC)系统的主要负责测定在轨航天器的空间位置、轨迹与姿态,为航天器的在轨航行提供导航功能,并且参与决策航天器控制系统输出。航天器GNC系统在航天器的飞行控制中处于主导地位,在航天器设计与研制前期需要对航天器GNC系统在整个在轨运行、交会对接以及与返回再入等各阶段的安全性进行验证。因此需要对飞行任务的大量初始状态进行验证,保证测试覆盖绝大部分的初始状态空间。考虑航天器GNC系统的研发目的,考虑航天数学仿真的基本原理,本文设计并实现航天器GNC系统快速仿真平台,以此作为大批量、高效率仿真的计算平台。在此基础上论述快速仿真平台的工作原理,平台的整体框架与架构方案,并提出了快速仿真系统的总体实现流程。根据实际项目情况,选定快速仿真工作站作为高速仿真的硬件基础,基于工作站的多核特性,设计与实现快速仿真软件系统,以达成高度并行化的仿真计算。最后采取实验对系统的可用性与运行效率进行了测试,实验结果说明平台功能满足进行快速仿真的可用性要求,具备较高的运行效率要求,仿真速度达到500次/分钟。在快速仿真软件系统的基础上,为了进一步提高仿真计算效率,突破迭代式仿真计算的局限性,采用神经网络对于仿真数据的输入输出关系进行建模,利用快速仿真程序产生大量仿真数据对预测模型进行训练,构建预测系统。预测系统能够在更短时间内对大量初始状态进行模拟与验证,并通过组合-决策模型对航天器GNC系统的多输出变量进行决策,获得航天器GNC系统发射、在轨飞行、任务执行阶段的可用性、安全性报告。最后对预测系统的预测精度与运行效率进行了实验,分析了预测系统的结构与组合-决策模型的权值对预测精度造成的影响。实验结果表明基于神经网络的预测系统在满足预测精度的前提下,能够明显提高仿真效率,显著提高了航天器GNC系统飞行任务测试的覆盖率。