为了减少星敏感器等空间姿态测量仪器的测量误差，提升星点定心精度，通过研究图像探测器像素位置偏差对定心精度的影响，提出了一种基于相移干涉原理的像素位置偏差标定方法。基于像素响应不均匀性，构建具有像素位置偏差的探测器仿真模型并进行星点定心计算，仿真结果证明了像素位置偏差会导致定心结果产生系统误差。探测器像素标定结果表明，在添加均方根值为0.03 pixel的像素位置偏差以及5%幅值比的高斯白噪声条件下，该探测器像素标定方法的标定精度优于3×10-4 pixel(1σ)，研究结果为探测器像素位置偏差标定技术提供一种可行的方案，对于提升星敏感器等姿态测量仪器的测量精度具有重要意义。

为分析空间跟瞄机构光轴误差问题，建立了星上跟瞄系统模型，介绍了跟瞄系统不同坐标系间的转换形式，分析了跟瞄机构光轴的误差形式，提出了多星敏光轴标定算法，介绍了标定过程中的坐标转换过程和误差计算方法，通过仿真验证了算法的正确性，并比较了随机误差对光轴标定的影响，同时在引入星敏感器全天识别算法的情况下对双星敏标定算法的正确性进行了验证，对精确度进行了分析。经仿真，双星敏算法标定精确度可达 25”以内，比例系数 K值小于0.01，在跟瞄相机与星敏同时工作的情况下解决了跟瞄相机的在轨标定问题。

在轨运行过程中, 受空间热环境的影响, 星敏感器的安装矩阵具有轨道周期变化的特征。为了校准卫星结构变形导致的星敏感器之间安装矩阵变化, 提出了一种基于四元数自适应卡尔曼滤波(quaternion Adaptive Kalman Filter, q-AKF)的安装矩阵在轨实时校准方法。该方法结合衰减记忆滤波与简化的Sage_Husa自适应滤波, 通过自适应调整衰减因子, 调节当前量测值在滤波过程中的权重, 以抑制因模型参数不准确造成的滤波性能下降甚至发散问题。仿真试验结果与在轨数据验证结果表明: q-AKF算法不但可以抑制参数不准确造成的滤波发散问题, 而且在0~5 (°)/s的姿态机动速率范围内, 仍能稳定跟踪安装矩阵的真值(偏差均值的绝对值<0.15″), 具有良好的自适应性与鲁棒性。

在采用天文光学自主导航方式进行深空探测时, 导航星的视星等高, 为获取清晰的星图, 星敏感器焦距长、曝光时间长, 同时受探测器多种运动复合的影响, 星图易产生模糊拖尾现象, 很难用基于硬件的常规方法有效复原。研究复合运动模糊星图的建模方法, 可揭示星敏感器与导航星的真实相对运动对星图像质的影响规律, 从而用软件算法复原高像质星图, 提高星敏感器的动态性能。由于缺乏确定的参数模型, 复合运动模糊星图建模难度较大。提出了一种基于可分离模糊核的复合运动模糊星图建模的新方法, 研究星敏感器角运动和角振动对成像的影响, 并与常用的分步模糊方法比较。仿真表明: 基于可分离模糊核方法的仿真星图更符合星敏感器实际运动对星图退化的影响; 星敏感器的复合运动特别是旋转运动对质心提取效果具有显著影响, 严重时会导致星敏感器无法定姿。

由于大视场光学镜头的加工误差和光敏感器件装配误差的存在,星敏感器实际模型与理想模型存在一定的差别.未校正的非线性误差对星点角度的测量影响很大.基于单星平行光入射标定模型,得出测试点与标定点之间旋转角的数学关系.以相邻点畸变误差近似相等为前提条件,完成测试星点的旋转角的畸变校正.结果表明,统计误差由校正前的7.257个像元降低到了0.246个像元.