本书以新型多视场星敏感器为研究背景，系统阐述了星图模拟与拖尾星图复原技术、星图识别方法、双视场星敏感器总体方案及定姿软件设计、基于矢量观测的姿态确定性方法以及基于状态估计的航天器姿态确定方法。本书理论性和系统性强，采用数学推导与仿真实验相结合的思路，初步解决了基于多视场星敏感器的航天器姿态确定中若干关键问题，具有很强的实用性。 本书适用于从事航天器姿态确定和控制系统设计与仿真的科研人员，同时也可作为高等院校相关专业研究生和科研学者的参考书。

第1章 绪论
1.1 背景和意义
1.2 相关领域的研究现状
1.2.1 多视场星敏感器的发展及现状
1.2.2 拖尾恒星信号复原技术
1.2.3 星图识别算法
1.2.4 姿态确定算法
1.3 本书主要思路及内容
参考文献
第2章 星图模拟与拖尾星图复原
2.1 星图模拟
2.1.1 天文星表及星分布
2.1.2 星图模拟原理
2.1.3 导航星的选取
2.2 质心提取算法
2.3 拖尾星图复原
2.3.1 星图拖尾的产生机理
2.3.2 基于维纳滤波的拖尾星图复原方法
2.3.3 仿真实验与分析
参考文献
第3章 星图识别
3.1 在“太空迷失”条件下的全自主星图识别方法
3.1.1 K矢量查找技术
3.1.2 基于星棱锥的星图识别算法
3.1.3 仿真实验与分析
3.2 星跟踪识别方法
3.2.1 星跟踪基本原理
3.2.2 星邻域跟踪识别方法
参考文献
第4章 双视场星敏感器的总体方案及定姿软件设计
4.1 双视场星敏感器总体方案设计
4.1.1 双视场实现方法及成像原理
4.1.2 技术指标及精度分析
4.1.3 分束镜失准的误差分析
4.2 针对双视场星敏感器的星图识别方法
4.2.1 视场识别技术
4.2.2 改进的星棱锥星图识别算法
4.2.3 仿真实验与分析
4.3 多功能星图模拟与定姿软件
4.3.1 单视场星图模拟及定姿软件
4.3.2 双视场星图模拟及定姿软件
参考文献
第5章 基于矢量观测的航天器姿态确定性方法
5.1 姿态描述参数及旋转误差
5.1.1 姿态描述参数
5.1.2 旋转误差
5.2 Wahba问题的求解
5.2.1 q-算法
5.2.2 QUEST法
5.2.3 ESOQ2算法
5.2.4 SVD法
5.2.5 FOAM法
5.2.6 仿真实验与分析
5.3 四元数提取算法
5.3.1 Shepperd算法
5.3.2 改进的Shepperd算法
5.3.3 算法本质
5.4 Wahba问题的延伸
5.4.1 平均姿态阵
5.4.2 平均四元数
参考文献
第6章 基于状态估计的航天器姿态确定
6.1 常见的姿态运动学方程
6.2 通用MEKF滤波器
6.2.1 扩展卡尔曼滤波
6.2.2 通用姿态运动学方程
6.2.3 MEKF滤波器设计
6.2.4 方差转换
6.3 AEKF与MEKF
6.3.1 姿态运动学方程及陀螺测量模型
6.3.2 AEKF姿态确定方法
6.4 USQUE姿态确定方法
6.4.1 Unscented卡尔曼滤波
6.4.2 USQUE姿态确定方法
6.5 带约束的四元数范数滤波器
6.5.1 带范数约束的卡尔曼滤波器
6.5.2 带四元数范数约束的姿态滤波器设计
6.5.3 仿真验证
6.6 连续系统离散化的一般公式
6.6.1 问题描述
6.6.2 离散化公式推导
6.6.3 仿真实验与分析
参考文献
附录A 矢量与反对称阵的基本运算规则
附录B 常用欧拉角运动学方程
附录C 星图识别仿真结果
附录D 测量灵敏度矩阵
附录E 容积卡尔曼滤波