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本文研究了航天器的两自由度扫描镜图像运动补偿问题。航天器采用红外地平仪和速率积分陀螺为敏感器，利用轨道罗盘原理和稳态卡尔曼滤波算法估计星体姿态，并对陀螺漂移在线标定。在姿态估计信息的基础上，给出了一种运动补偿算法。算法中不仅直接对姿态估计信息进行了补偿，还同时考虑了由于敏感器安装误差等原因引起的姿态信息中的长周期系统误差。利用扫描镜在特定工作模式下相对惯性空间的准确定向能力和系统误差的长周期特性，给出了一种系统误差的估计和补偿算法，每隔一定的时间段对系统误差估计值进行更新并加以补偿，进一步提高了扫描精度。最后以一颗地球静止轨道卫星为例进行了数值仿真，验证了补偿算法的有效性。