随着卫星技术的发展，卫星的自主生存能力日益重要，这就要求卫星具有完全自主导航的能力。从姿态敏感器的测量信息中提取轨道数据，利用多种姿态敏感器组合的方式来提高轨道确定精度，这对于现代卫星尤其是要求有自主生存能力的卫星来说，无疑是具有重要意义的：既可以降低成本，又可以提高性能和可靠性。因此，本文针对低轨道卫星，研究了利用姿态敏感器的测量数据进行自主定轨以及姿态敏感器发生故障时轨道预报问题，具体工作如下：　　1研究了基于姿态敏感器角度测量的自主导航方法。首先在考虑地球的椭球特性情况下，通过对地平方向矢量进行一阶修正，建立了扫描式红外地平仪地平点夹角的数学模型；针对卫星上同时配置多种姿态敏感器的情况，研究了利用多种姿态敏感器组合方式的自主导航。根据太阳敏感器的测量状况，采用了两种方式的组合自主导航方法：即太阳光照区自主导航方法和太阳阴影区自主导航方法。在光照区，利用星敏感器、红外地平仪和太阳敏感器的测量信息进行自主导航；在阴影区，利用星敏感器、红外地平仪测量信息进行自主导航。这样无论卫星运行在太阳光照区或是太阳阴影区，都能够有效的自主提供轨道数据。设计了一种易于工程实现且精度较高的自主导航方案，最终通过仿真验证了多姿态敏感器组合导航方法的优越性。　　2研究了利用多种姿态敏感器组成的导航系统与惯性导航系统进行组合导航方法。提出了利用信息融合算法提高卫星轨道确定精度与可靠性的导航方案。在惯性坐标系下建立了组合导航系统的数学模型。对组合导航系统进行了方案设计。最后，通过仿真验证了组合导航方案的可行性。　　3研究了姿态敏感器出现故障情况下卫星轨道预报方法。提出了一种修正的Adams-Cowell算法。使得在不增加计算量的情况下可以提高计算精度。研究了地球引力场阶数的选取对轨道预报精度的影响，对卫星动力学模型进行了合理简化以减少计算量。采用简化的轨道动力学模型和嵌套插值方法的多步法积分器，实现了一种适合星上使用的较高精度的轨道预报算法。