姿态确定系统是卫星姿态控制系统中的重要组成部分,星敏感器与陀螺组合定姿是实现高精度姿态确定的常用组合,在卫星的姿态确定系统中已得到了广泛的应用.为提高星敏感器与陀螺的组合定姿精度,国内外许多学者对此做过大量的研究,但他们的研究一般没有考虑到星敏感器模型中带乘性噪声的情况.针对典型的星敏感器与陀螺组成的卫星姿态确定系统,本文考虑存在基准误差等乘性噪声的影响,基于降阶误差四元数理论建立了系统的状态方程及带乘性噪声的观测方程,讨论了扩维无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法.该算法通过对状态变量扩维,把乘性噪声引入到采样点中,使得在状态预测和更新过程中,乘性噪声的影响得以在非线性系统中进行传递和估计,使得滤波值更好地接近真实值.本文的主要研究工作如下:一、星敏感器基准误差研究:分析了由于抖动或振动等因素的影响导致的星敏感器基准误差,并推导了其在星敏感器测量模型中的表现形式.二、卫星姿态确定系统建模研究:全面且系统地总结了欧拉角及四元素等姿态描述法,建立了基于误差四元数和欧拉角的卫星姿态运动模型;针对典型的星敏感器与陀螺组成的卫星姿态确定系统,结合姿态运动模型和陀螺模型建立了系统状态方程;考虑星敏感器模型存在基准误差的情况,建立了引入基准误差后带乘性噪声的星敏感器观测方程.三、带乘性噪声非线性系统的算法研究:针对带乘性噪声的星敏感器/陀螺组合定姿系统,提出了一种适于处理带乘性噪声非线性系统的扩维无迹卡尔曼滤波算法(AUKF).大量仿真实验证明,对比不对乘性噪声进行处理的UKF算法,该算法能有效提高系统定姿精度,具有较好的定姿效果.