激光陀螺惯导系统是一种连续性、自主式导航系统,但是由于器件零偏的影响导致其导航误差随时间而逐渐累积,为有效消除误差影响常采用旋转调制技术;单星敏感器测量系统观测惯性空间中恒星天体而输出姿态信息,其输出姿态具有长期稳定性,但是受于天气影响其输出信息往往是不连续的。基于单星敏感器辅助的旋转式激光陀螺惯导系统将两种方式结合起来,是一种以单星敏感器测量系统辅助采用旋转调制技术的激光陀螺惯导系统的组合导航系统,可将两者优势结合起来,提高导航精度。本课题依托于十三五装备发展预研项目—惯性/天文组合导航系统技术,开展研究。论文的主要工作如下:(1)基于北东地NED坐标系,推导了解析粗对准、抗晃动粗对准以及不同观测量下的卡尔曼滤波精对准数学方程。此外以Kalman滤波理论为基础,以惯导系统和星敏感器输出姿态角差值作为观测量进行信息融合,基于导航坐标系推导了姿态误差角和数学平台失准角之间的转换关系,建立了线性滤波模型,设计了相应的卡尔曼滤波器,并对算法的正确性进行仿真分析和实验验证。(2)针对快速对准技术,对旋转调制自动补偿机理展开研究,并针对激光陀螺惯导系统初始对准过程设计了可行的单轴旋转调制方案。包括对单轴旋转方式的选择,对单向连续旋转与往返连续旋转进行研究分析,旋转速率的确定等,分析陀螺零漂和加速度计零偏估计收敛性和精度水平,并确定了自对准条件精对准方案,最后进行仿真分析和实验验证。(3)针对机载平台对快速对准的时间和精度要求,提出了一种基于单星辅助的旋转式激光陀螺惯导系统快速对准方法,并对单位置、二位置、多位置对准方式进行了的仿真分析与实验验证。仿真结果和实验结果表明,基于单星辅助旋转式激光陀螺惯导系统快速对准方法较自对准方式能更快的给出器件零偏的估计,同时在机载平台快速对准时间要求内,辅助对准方式较之自对准方式能明显提高对准精度。动态跑车实验结果,单星辅助惯导系统导航10小时最大径向误差达到0.59nmile,明显低于纯惯导导航结果0.77nmile,验证了单星辅助旋转式激光陀螺惯导系统方案的优越性,表明了该方法可以为单星辅助旋转式激光陀螺惯导系统提供技术解决方案。