本论文的主要研究工作是交会对接仿真平台的iGPS与CCD组合导航算法。论文首先分别论述了iGPS与CCD相机的测量方法,然后将两种测量手段进行组合,提出了iGPS与CCD组合导航算法。首先,针对实际应用需求讨论了检测角点的算法。利用拉普拉斯高斯算法检测图像的边缘,在得到区域的边缘后利用Hough变换完成对角点检测。在得到目标航天器的特征角点之后,利用两阶段迭代算法求解目标航天器相对于追踪航天器的位置和姿态。两阶段迭代算法将物体位置和姿态的求解转化为受约束的非线性优化问题,其具体过程分为景深估计和位姿解算两个阶段,可以证明两阶段法是一种快速全局收敛的迭代算法。对两阶段迭代算法的仿真表明:算法收敛快,对目标航天器在摄像机坐标系中的景深以及目标航天器位姿的解算精度较高。其次,对GPS测量系统进行了详细的研究。介绍了GPS测量系统在航天器交会对接中的应用。然后介绍了iGPS测量系统,iGPS测量系统与GPS测量系统的关系,iGPS的使用过程,以及影响iGPS测量系统精度的因素。接着详细论述了利用iGPS测量系统确定追踪航天器位置和姿态的具体过程。对奇异值分解法进行了仿真分析,得到利用其计算追踪航天器位置和姿态的精度。仿真结果表明奇异值分解法计算速度快,计算结果精度较高。最后,针对追踪航天器的位姿解算问题,设计EKF对系统姿态进行估计,使用误差四元数作为系统状态量,对卫星的姿态运动学方程使用泰勒展开并忽略高阶项得到系统的线性化状态方程。以iGPS作为观测器,利用四元数合成法则推导得到系统线性化观测方程。之后就可以对系统的姿态偏差进行估计。设计UKF对系统状态进行估计,同样以误差四元数作为系统状态量,状态方程和观测方程的线性化与EKF相同。首先对系统进行Unscented变换,采用Chelosky方法对状态误差方差阵分解求得sigma点,将其代入系统方程进行状态预测,再结合系统观测方程进行更新计算,通过算术加权平均就可以得到姿态偏差的估计。之后对卡尔曼滤波算法进行仿真分析。然后,利用iGPS与CCD组合测量目标航天器的景深,利用组合导航算法计算出来的景深值参与到目标航天器位姿的计算,从而得到修正的两阶段算法。由于景深精度的计算比仅用CCD相机要高,因此利用组合导航算法可以提高交会对接的位姿计算精度。