本文针对低轨道卫星,研究了利用姿态敏感器的测量数据进行自主定轨以及融合定姿的问题,具体工作如下:研究了利用地磁场测量信息的卫星自主导航方法.对地磁场及其数学模型进行了较为详细的研究,提出了利用磁偶极子地磁场模型的自主导航方法,与传统方法相比,该算法的计算量大大减少.导航滤波算法采用扩展卡尔曼滤波算法,导航观测模型分别采用地磁场矢量和地磁场矢量的模两种模型.采用地磁场矢量的模观测模型能够使自主导航独立于姿态信息,因此应用限制大大减小.最后通过数学仿真对磁测导航方法进行了验证.研究了基于姿态敏感器角度测量的自主导航方法.一是研究了利用星敏感器测量的星光折射角进行自主轨道确定的方法.二是研究了利用红外地平仪测量的地平点夹角进行自主轨道确定的方法,根据地平点夹角与卫星位置的几何关系,通过导航滤波算法,从中提取轨道信息.针对基于单一姿态敏感器角度测量自主导航方法的不足,提出了一种多姿态敏感器组合导航的方法.对于卫星上同时配备有星敏感器、红外地平仪、太阳敏感器和磁强计等测量单元的情况,研究了基于多种姿态敏感器组合的卫星自主导航方法.根据太阳敏感器的测量状况,采用了两种方式的组合自主导航方法:即太阳光照区自主导航方法和太阳阴影区自主导航方法.在光照区,利用星敏感器、红外地平仪和太阳敏感器的测量信息进行自主导航;在阴影区,利用星敏感器、红外地平仪和磁强计的测量信息进行自主导航.这样无论卫星运行在太阳光照区或是太阳阴影区,都能够有效的自主提供轨道数据.并利用采样卡尔曼滤波作为导航滤波算法,与扩展卡尔曼滤波相比,精度明显提高.提出了利用信息融合算法提高卫星姿态确定精度与可靠性的姿态确定方案.卫星的姿态确定系统包括:星敏感器加陀螺子系统,以及太阳敏感器加红外地平仪加陀螺子系统.两个子系统首先分别进行姿态确定,然后对局部的姿态估计结果进行信息融合处理,通过采用一种基于自适应信息因子分配算法的联合滤波融合估计方法,获得更可靠的姿态估计结果,与局部的姿态估计结果相比精度得以提高.并通过采用非等间隔联合滤波算法解决了各个姿态敏感器测量不同步的融合定姿问题.