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近年来，我国民用空间系统的建设步伐逐渐加快并呈现体系化发展趋势，从体系化的角度发展我国航天器体系迫在眉睫，但目前航天器体系的顶层设计存在体系设计规范和定量评估方法缺乏等问题。 体系结构是将体系内各组成单元按照一定规则表示出来的结构形式，用以指导体系的建设，对体系的设计、开发以及维护有重要的影响。体系结构框架则是指导体系结构开发的标准，为体系结构的开发和综合集成奠定基础，研究体系结构框架理论、指导体系结构的构建，对复杂系统建设开发具有重要意义。体系结构的效能评估是体系对应用需求满足度的评估，是将效能评估方法和体系结构理论相结合的系统效能评估，构建体系结构的效能评估模型和指标体系、研究效能评估方法，成为体系顶层设计的重要组成部分。 本文结合航天器体系的特点，基于以需求为导向开展体系设计、以应用效能评估优化体系设计的天地一体化发展思想，对航天器体系结构框架设计和基于体系结构的效能评估进行研究，并进行了实证分析。本文在综合分析国内外体系结构框架的基础上，设计了面向航天器体系的体系结构框架(China SpacecraftArchitecture Framework，CSAF)，为航天器体系的建设提供技术支持;进一步地，研究了CSAF框架的概念数据模型，以及基于概念数据模型的体系结构逻辑开发顺序，结合应用实例，采用面向对象的思想和统一建模语言UML，基于EA（Enterprise Architect）V8.0软件开发平台，构建海洋卫星对地观测系统体系结构实例;同时，基于面向航天器体系的体系结构框架，构建了航天器体系的效能评估模型和效能评估指标体系，采用网络层次分析法(ANP)进行体系结构的效能评估，结合海洋卫星对地观测系统体系结构实例进行了效能评估结果分析。