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针对运载火箭上面级惯性导航设备提供的姿态信息随时间累积而误差逐渐增大的问题，提出了基于扩展卡尔曼滤波的星敏感器／陀螺组合姿态确定算法，并为加快工程样机研制设计了基于Matlab／dSPACE平台的实时仿真系统。基于地心第二轨道坐标系和上面级体坐标系，给出了姿态角定义，推导了姿态转换矩阵。通过分析组合定姿方案和姿态状态估计方法，设计了基于误差四元数的滤波器；为减少算法的计算量，采用了离线计算次优增益矩阵的方法。进行了星敏感器在回路中的半实物仿真。仿真结果表明组合定姿精度优于50＂，且能够准确估计陀螺常值漂移