卫星姿态确定是对卫星进行控制的前提和基础。为满足卫星高精度高可靠性发展要求,星敏感器/陀螺组合的卫星姿态测量系统已成为现代卫星普遍采用的配置模式。本文针对这种典型的配置模式的姿态确定系统,采用最优估计理论、微分方程理论、推广的卡尔曼滤波技术(EKF)、线性回归技术以及现代数值计算方法,对卫星的姿态确定方法和影响姿态确定精度的因素进行了较为全面的研究和分析。在研究了多种经典姿态确定方法的基础上提出新的姿态确定方法,计算简单,易于实现,且具有较高的姿态确定性能。本文的主要研究工作如下:一、卫星姿态建模研究:总结姿态确定过程中常用的参考坐标系及之间的转换关系、描述姿态的不同方法,建立基于四元数和欧拉角的完整的姿态运动学模型。二、卫星姿态确定方法研究:研究经典的卫星姿态确定方法,包括参考矢量法、惯性测量法和状态估计法,并分析各自的优势及缺陷。三、卫星姿态确定精度研究:针对星敏感器/陀螺配置的姿态确定系统,采用广义卡尔曼滤波技术仿真分析星敏感器测量误差、采样频率、参考矢量几何关系、陀螺漂移及轨道精度对姿态确定精度的影响。四、卫星姿态确定新方法研究:针对星敏感器/陀螺配置的姿态确定系统,提出了两种新的姿态确定方法:半确定性姿态确定方法和基于模型误差补偿的姿态确定方法,为姿态确定的研究提供了新思路。它们既采取措施估计了陀螺漂移,降低陀螺漂移对姿态确定精度的影响,又无须对陀螺漂移建模,估计模型中的未知量。这两种算法不涉及EKF算法中计算状态变量的误差协方差矩阵问题,可以大大节省计算时间。仿真实验表明这两种方法具有较好的姿态确定效果,在相同的条件下,它们的定姿精度与EKF相当,但计算时间仅为EKF的三分之一左右。