气象卫星在气候预测、环境监测、防灾减灾和应对气候变化等方面具有重要作用。但由运动部件故障导致的卫星功能失效是当前国内外气象卫星十分突出的问题。因此,如何实施有效的地面性能检测,掌握其振动特性,及时发现卫星运动部件可能存在的隐患,避免卫星发射上天后出现生障,提高卫星的安全性和可靠性,具有非常重要的意义。本论文结合上海航天局“气象卫星运动部件健康检测与可靠性评价技术”的实际研究课题开展了以下主要工作:运用小波分析和经验模式分解等现代信号处理方法对多种工况下的实际气象卫星扫描结构和消旋组件地面实验数据进行了运动部件的故障特征提取和振动特性分析,并开发了基于Matlab和C++Builder混合编程技术的具有实时信号监测和离线分析功能的状态监测分析系统软件。分析了扫描机构驱动电机电压变化对各运动部件故障失步的影响及电机本身的失步特性,运用小波分析和EMD等方法提取并总结了扫描机构运动部件的故障特征,为失步故障的诊断提供了理论依据。通过地面实验模拟了消旋组件常温常压下和热真空罐内气压温度变化等多种卫星上天后的复杂环境工况,研究了消旋组件的振动特性,为把握卫星在轨运行期间消旋组件的运转状态给出了理论参考。基于以上研究成果对实际两颗备选上天卫星进行了较全面的对比分析,给出了优选结论和建议并被实际采纳,为实际卫星的健康检测提供了理论支撑。开发的气象卫星运动部件监测软件系统目前已应用于实际的卫星地面检测,为后续的健康与可靠性评价系统开发打下了基础。