● 摘要
航天器自主天文导航通过测量自然天体相对航天器的方向矢量来实现空间导航定位，具有导航精度高、误差不随时间累积、抗干扰能力强等优点，已成为一种最为有效的空间导航途径。星敏感器是目前航天器上广泛采用的最高精度的姿态敏感器，通过观测地球、月球、行星等其他近天体来获得其方向矢量信息，可在姿态测量的基础上同时实现空间自主导航定位的功能。
本文围绕星敏感器自主导航技术展开研究，主要完成的工作有：
一、完成了高分辨率成像电路的设计，利用FPGA对高分辨率CMOS成像芯片CMV20000进行驱动控制，实现了成像及图像存储、传输、显示等功能。
二、完成了基于多视场星敏感器的自主导航方法研究，并进行了仿真实验。在近地轨道，通过建立地球边缘的成像模型和大气折射模型，结合近地轨道的动力学方程，提出利用多视场敏感器直接敏感地平与间接敏感地平的导航方法。在地月及地火转移轨道利用多视场星敏感器观测恒星与近天体，实现基于纯天文几何解析的导航定位。本文针对不同导航方式给出了仿真结果的分析，验证了利用多视场星敏感器进行航天器自主导航的可行性。
三、实现了星敏感器与陀螺组合定姿方法，针对卫星下传的测量数据，采用联邦卡尔曼滤波方法进行信息融合，有效的提高了组合定姿的精度，验证了星敏感器与陀螺组合定姿算法的有效性。