捷联惯性/星敏感器组合导航系统融合了惯性导航系统信息连续、稳定性好、更新速率快、短时精度高的优点,同时融合了星敏感器系统体积小巧、质量轻便、工作方式灵活、定姿精度高且不存在误差积累和漂移的优点,在保证自主无源隐蔽、战时有效可用的基础上,实现快速、精准的目标反击与摧毁,具有极好的应用前景,将成为新时期战略武器装备克敌制胜的关键之一。捷联惯性/星敏感器组合导航系统直接受迫于载体动态特性,使系统不仅受初始误差、工具误差造成的累积误差影响,还受观测环境、观测条件造成的观测误差影响。因此针对上述问题,并结合现代战争中快速机动发射以及远距离高精度打击的需求,研究提高战略武器导航系统精度、稳定性和适应能力的全自主导航方法具有重要意义。本文以捷联惯性/星敏感器组合导航系统工作周期和任务剖面内的误差为研究对象,意在完成导航系统运行全过程、全周期的优化,在全面系统的梳理和剖析误差机理、误差来源以及误差影响的基础上,研究星敏感器数据优化处理问题和独立自主定位问题以及组合导航系统全天时初始对准问题和惯性/星敏相互修正问题,实现导航系统精度与稳定度以及修正效率的提升。具体内容如下:针对内部工作噪声误差、方法原理误差的逐步隔离、抑制与消除问题,研究了星敏感器数据优化处理方法。通过实测数据分析了误差现象与激励来源,总结并归纳了误差类型并给出了相应的误差模型;在误差模型的基础上,通过反复试验摸索,提出了基于多方法融合的星敏感器数据优化处理方法;根据优化处理方法设计了优化处理流程,并通过实测数据验证了方法的有效性和数据的客观性。该研究可为系统提供高精度、高稳定度的星敏感器姿态数据基准。针对惯性导航系统初始对准精度和速度受限于对准时间的问题,研究了组合导航系统全天时初始对准方法,引入星敏感器数据完成初始对准。根据捷联惯性/星敏感器安装角分离问题,建立了姿态四元数滤波模型,据此推导了姿态四元数滤波算法;引入辅助基准建立了辅助基准模型,推导了辅助基准与组合导航系统之间的关系,进而提出了不受观测环境限制的基于辅助基准测量的初始对准方法;设计了初始对准流程并进行多次试验,完成了初始对准精度评估。该研究可为系统提供快速、高精度的初始信息。针对传统星敏感器定位方法通常需要外部辅助信息且定位精度低的问题,研究了星敏感器独立自主定位方法。首先,建立了多视场星敏感器工作模型,进而提出了融合星图的建立方法和识别方法;然后,在实现卫星识别、分离、匹配的基础上,提出了基于卫星识别的星敏感器自主定位方法,并给出了相应的定位流程;最后,在恒星实测、卫星模拟的条件下完成对定位方法精度的评估。该研究可为导航修正提供冗余、高精度的位置信息。针对星敏感器受外部观测噪声影响的问题,研究了组合导航系统中的星敏修正方法,引入惯性辅助信息完成光斑的转移、叠加、融合和补偿。通过仿真完成灰度栅格误差影响分析并建立误差模型;根据误差模型提出了适应灰度栅格的等值线光斑质量评估方法,给出了等值线分割流程和质心计算算法;根据光斑分布特性,推导了光斑分布函数,提出了光斑拟合重塑方法,并给出了质心计算方法;提出了可以降低识别和匹配阈值的深组合星敏感器修正方法及其适用环境。该研究可为系统提供免疫观测环境干扰的高精度姿态信息。针对组合导航系统综合性能最优化问题,研究了组合导航系统中的惯性修正方法。首先,分析了陀螺仪的误差来源,建立了安装失准参数和计算误差角模型,在引入星敏感器信息的基础上,推导了陀螺仪的在线标定算法;其次,在姿态四元数基础上,推导了基于四元数表达的系统状态空间,并给出了基于两级滤波的浅组合导航方法;然后,提出了适应导航系统任务分配的深组合导航方法,给出了深组合导航系统结构流程,设计了任务分配与动态重分配机制。最后,通过模拟弹载生命周期工作环境的静态、半动态、动态试验,考查深组合导航系统性能。该研究可以全面应对捷联惯性/星敏感器组合导航系统的误差问题。