为满足军事智能化发展需要,实现我国百年建军奋斗目标和国防、军队现代化的要求,随着战争打击呈现出越来越强的非接触、精确化、信息化、体系化等特征,精确制导武器作为实现战场目标打击的主要装备,几乎融入了当今信息时代所有最新的科学技术,特别是以制导技术为核心的高新技术发展成果。弹丸飞行姿态这一关键参数的准确测量是实现精确制导的重要前提和必要保障。为降低对卫星导航的过度依赖以及由此产生的风险,近年来卫星拒止环境下的自主姿态测试新方法的研究得到广泛关注。红外焦平面阵列具有多面元、信息量丰富的优势,红外焦平面阵列与陀螺组合姿态测试方法具有高自主性、抗干扰能力强、俯仰角及横滚角无累计误差、固态结构等优点,对我国制导弹药的智能化、多元化发展具有重要的现实意义,在军事、卫星、航天、无人机等方面均具有广泛的应用前景和实用价值。本文研究了红外焦平面阵列天地红外辐射理论,建立了红外焦平面阵列姿态测量模型,设计了红外焦平面阵列传感器布阵及解算方法。针对存在的云层、山脉等红外辐射干扰表现出的局部与全区域特征,分别进行了红外焦平面阵列干扰诊断方法研究,并提出了应对红外干扰的自适应主动容错扩展卡尔曼滤波。将单轴红外焦平面阵列与三轴陀螺仪组合,提出了红外焦平面阵列与陀螺组合的旋转弹体姿态测试新方法。开展了半实物实验研究,验证了红外焦平面阵列与陀螺组合姿态测试方法的有效性。论文具体包括以下内容:（1）在分析了地球红外辐射场的产生机理、建立了单元红外辐射姿态测量理论模型的基础上,根据红外焦平面阵列各敏感面元间的几何关系,获得了红外焦平面阵列传感器各面元输出随弹体横滚角变化的规律。采用普朗克黑体辐射定律及朗伯余弦定律构建了红外焦平面阵列姿态测量理论模型,为基于红外焦平面阵列的弹体姿态测试新方法的研究提供了理论基础。（2）根据红外焦平面阵列姿态测量理论模型,结合旋转弹体的运动特征,分别从阵列时域信号、红外图像、阵列时域信号与红外图像相结合这三个角度对所需不同传感器布阵及其直接解算算法展开了分析;在单轴红外焦平面阵列传感器布阵下,采用扩展卡尔曼滤波算法实现姿态角信息的滤波解算。并在同等条件下,将红外焦平面阵列姿态测试新方法与单元红外姿态测试方法进行了仿真对比,基于红外焦平面阵列进行姿态解算,精度更高,布阵方式灵活,解算方法多样。（3）针对红外姿态测试中存在的云层、山脉等环境干扰,根据红外焦平面阵列传感器遇到红外干扰时的异常规律,将红外干扰归类为局部红外干扰与全区域红外干扰两大类。分析红外干扰表现出的局部与全区域特征,借鉴图像处理算法分别进行了干扰诊断方法研究。提出了一种自适应主动容错扩展卡尔曼滤波算法,为红外干扰下的红外焦平面阵列姿态解算提供了解决办法,实现了局部干扰的主动剔除与全区域干扰的容错隔离。（4）提出了将单轴红外焦平面阵列传感器和三轴陀螺仪数据融合的组合姿态测试方法,以形成一个自主性高、抗红外干扰能力强、可输出全姿态信息的姿态测量系统。根据联邦滤波器的结构及红外焦平面阵列的干扰诊断方法,设计了一种主动容错改进联邦扩展卡尔曼滤波算法,在红外焦平面阵列传感器短时间失效的情况下,可利用三轴陀螺仪继续进行姿态测量,增强姿态测量系统的抗干扰能力。（5）根据红外焦平面阵列与陀螺组合姿态测试系统的实际工作要求,设计了一套基于红外焦平面阵列与陀螺的组合姿态测量系统。利用三轴转台模拟旋转弹体姿态变化,分别对红外焦平面阵列姿态测试方法、红外干扰下的红外焦平面阵列姿态解算方法、红外焦平面阵列与陀螺组合的姿态测试方法展开了半实物仿真验证,实验结果表明上述方法均有效可行。