【技术实现步骤摘要】
一种星间测量和陀螺的姿态轨道一体化滤波估计方法
本专利技术涉及卫星自主编队技术,尤其是一种仅依靠星间测量和陀螺的姿态轨道一体化滤波设计方法。
技术介绍
卫星编队飞行是一项重要的技术,但是已不再是一个新理念。中国天宫一号已成功在轨实现交会对接试验。当前卫星编队飞行任务应用于多星立体成像、合成孔径雷达等领域。其中,卫星的编队构型保持和姿态指向确定使其在轨任务完成的主要前提。对于非合作目标卫星,由于缺少对其通信链路,地面测定轨精度较低,卫星姿态轨道的自主确定是实现对其近距离编队、捕获等的唯一途径。编队卫星姿态轨道的一体化滤波与控制一直是国内外的研究热点。相对姿态轨道的运动学和动力学的耦合使得高精度的姿态轨道一体化滤波和控制难以实现。近年来,国外学者对卫星姿态和相对轨道的一体化滤波也进行了研究,Soo-GooKim等在AIAAGuidanceNavigationandControlConference发表文章《KalmanFilteringforRelativeSpacecraftAttitudeandPositionEstimation》研究了合作目标多个电光源(PSD)测量的姿态和相对轨道一体化滤波,滤波算法较复杂,星间测量设备工作复杂,且不能在非合作目标编队应用。Michaels.Andrle等在AIAA/AAS发表《RelativeAttitudeDeterminationofFormationFlyingSpacecraft》研究了提出了分布式卫星三颗星间相对运动的测量进行卫星姿态确定算法,该算法是一种确定性算法,即系统完全可观。国内对编队卫星姿态轨道一 ...
【技术保护点】
一种星间测量和陀螺的姿态轨道一体化滤波估计方法,其特征在于包括如下步骤:步骤一,建立误差四元数姿态动力学在惯性系下,利用陀螺测量信息,取状态为误差四元数的向量部分和陀螺的零偏,来建立误差四元数姿态动力学;步骤二,建立相对运动动力学在追踪星轨道系下,取状态为目标星的相对位置和相对速度,以CW方程建立相对运动动力学方程;步骤三,将误差四元数动力学和相对运动动力学组成姿轨一体化动力学方程,通过离散化处理,得到一体化动力学的状态转移阵和噪声阵;步骤四,将星间测量值转化到追踪星轨道系,作为间接测量值;步骤五,间接测量值对步骤三中的状态求偏导得到观测阵,按照卡尔曼滤波器设计方法,进行动力学和观测值噪声特性整定,进行卡尔曼滤波递推运算实现状态最优估计。
【技术特征摘要】
1.一种星间测量和陀螺的姿态轨道一体化滤波估计方法,其特征在于包括如下步骤:步骤一,建立误差四元数姿态动力学在惯性系下,利用陀螺测量信息,取状态为误差四元数的向量部分和陀螺的零偏,来建立误差四元数姿态动力学;步骤二,建立相对运动动力学在追踪星轨道系下,取状态为目标星的相对位置和相对速度,以CW方程建立相对运动动力学方程;步骤三,将误差四元数动力学和相对运动动力学组成姿轨一体化动力学方程,通过离散化处理,得到一体化动力学的状态转移阵和噪...
【专利技术属性】
技术研发人员:任家栋,朱虹,王静吉,朱文山,张艳召,张朝兴,叶立军,
申请(专利权)人:上海航天控制工程研究所,
类型:发明
国别省市:上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。