以某卫星图像导航与配准预先研究课题为背景,从理论上系统和全面地研究了静止轨道扫描成像卫星的卫星运动补偿系统。设计了一种卫星运动补偿算法,进行了卫星运动补偿系统数学仿真,并且深入研究了算法误差和物理仿真中的一些主要问题,实现了运动补偿单元物理仿真的软硬件设计。本文的主要研究工作如下:1.首先根据扫描镜相对于星体是受控运动的特点,将扫描镜视为卫星上的一个动量装置通过步进轴和扫描轴和卫星连接,再由带动量装置的三轴稳定卫星姿态动力学方程,建立了扫描镜运动与星体姿态力矩耦合的数学模型。2.根据卫星运动补偿的方案,设计了一种卫星运动补偿算法,进行了卫星运动补偿系统数学仿真。根据陀螺仪和星敏感器获得实时姿态信息和实测的扫描镜的同步信息,姿态控制计算机计算扫描镜扫描角和步进角补偿量,并将补偿量输入到扫描镜伺服系统。仿真的结果表明卫星运动补偿的方案和补偿算法是可行的。3.针对在卫星运动补偿物理仿真中会出现的一些问题,比如在物理仿真试验中,各个仿真单元之间的信息传递,算法运算等产生时间延迟,而且各单元的数据产生周期也不同步,这就产生时间延迟和时间同步问题,而且物理仿真还会带来结果如何测评和测评精度的问题。论文对这些问题提出了可控的解决方案。4.实现了卫星运动补偿物理仿真运动补偿单元的软硬件设计。运动补偿单元不仅要实现运动补偿算法,提供补偿量,还要解决时间延迟,时间同步问题,还需要提供用于仿真结果测评的检测数据,这些都需要通过软件编程配合硬件来实现。