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捷联惯性导航系统能够向载体提供自主、实时、高精度的导航信息,但其误差会随着时间而累积。天文导航系统以星敏感器为核心,能够为载体提供与时间无关的高精度姿态信息,但存在更新频率低,受工作环境影响较大的缺点。因此,利用捷联惯导和星敏感器进行组合,可以有效地弥补两种导航手段各自的缺点,充分发挥各自的优势,实现高性能导航。目前,由于星敏感器的测量精度与载体的机动情况直接相关,星敏感器的动态误差是制约惯性/天文组合导航精度进一步提升、实现工程应用的一个瓶颈。针对该问题,论文通过对星敏感器的误差特性的分析,阐述了一种基于姿态关联帧的高动态星敏感器技术,并在此基础上深入研究了激光陀螺与星敏感器器件级深组合导航算法,实现了动态条件下组合姿态精度的提升。论文主要研究内容如下:1)星敏感器误差特性分析。论文在星敏感器成像模型及其姿态测量原理的基础上,仿真分析了星点提取噪声对星敏感器姿态测量精度的影响。结果表明,提取噪声会显著影响绕光轴旋转方向的姿态角测量精度,而对光轴指向方向的影响较小。进一步从星敏动态性能和角运动对星点成像的影响出发,深入分析了星敏感器动态误差形成机理,并简单介绍了两种单帧动态模糊图的处理方法。2)采用姿态关联帧算法提高星敏感器的动态精度。论文首先对姿态关联帧动态星敏感器技术(Attitude-correlated Frame,ACF)进行了深入研究,分析了ACF方法中关联帧对姿态测量精度的影响。仿真和实验结果表明,关联帧数增加能够显著提升ACF方法对随机误差的抑制效果,证明了该方法的有效性。其次,论文综合分析了陀螺零偏、随机游走噪声、关联帧数等因素对ACF方法的影响,采用不同性能陀螺用于ACF方法时,存在最优关联帧数实现星敏感器动态性能的最优提升。3)在姿态关联帧提高星敏感器测量精度的基础上,进而提出了利用星敏感器测量误差与时间无关而陀螺误差时间累积这一特点,通过同一测量帧时刻的误差比对消除陀螺误差的器件层次深组合导航的方法,并进一步提出了两种深组合模型算法。模型Ⅰ算法采用星敏感器相邻帧测量结果估计陀螺零偏,并利用零偏修正后的陀螺信息对ACF关联矩阵进行反馈,通过实时更新来实时校正姿态误差。模型Ⅱ算法采用星敏感器从初始帧到当前帧的累积测量结果同时估计陀螺零偏和姿态测量误差,通过时间积累,更有利于陀螺误差的估计补偿。仿真结果表明,这两种算法都能够实现组合系统性能的提高,尤其是模型Ⅱ。最后,还对星敏感器误差的影响进行仿真实验,仿真结果表明,偏置误差的影响大于白噪声的影响。