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研究利用磁强计和光纤陀螺作为姿态敏感器的近地轨道微小卫星的姿态确定问题。针对目前广泛应用于该类卫星姿态确定的扩展卡尔曼滤波(EKF)定姿精度不高的缺陷以及四元数运算的特点，提出了四元数改进的中心差分卡尔曼滤波算法(QCDKF)并应用到小卫星定姿中。算法利用乘性误差四元数来表示四元数Sigma点与均值四元数的距离，并建立最优化模型来求取四元数的一步预测均值，从而保证了四元数运算的封闭性。仿真实验的分析结果表明，该算法与传统的扩展卡尔曼滤波相比，具有较高的精度和稳定性，能够有效提高低轨卫星的定姿性能。