【技术实现步骤摘要】
基于吸附过程的非合作目标惯性特征参数的两步辨识方法
本专利技术涉及惯性参数辨识领域，具体为一种空间非合作目标的惯性参数辨识算法。
技术介绍
空间目标辨识的典型策略可以大致分为两种方式，基于视觉测量等方式的非接触式辨识和基于主动激励的接触式辨识。非接触式的参数辨识方法，主要是指视觉位姿测量技术，即利用获取的特征点信息进行滤波估计，输出目标的姿态参数，惯性矩阵比以及目标质心位置。接触式的辨识是将操作平台和目标构建为组合体，或者将目标当作组合体，利用操作平台的外部激励或者空间目标的自身激励实施惯性特征参数辨识。根据辨识建模原理的不同，大致可以将这些方法分为两类：基于力的辨识方法和基于动量的辨识方法。基于力的方法绝大多数是以牛顿—欧拉方程为基础，建立针对具体模型的动力学方程。为了便于估计未知的空间飞行器惯性参数，首先需要将牛顿—欧拉方程转化线性回归方程或状态方程的形式，通过不同的星载执行机构如动量轮、陀螺、推力器以及机械臂等进行激励，同时测量出对应的空间飞行器运动学、动力学参数如速度/角速度、力/力矩、加速度/角加速度等，代入线性回归方程或状态方程，最后采用最小二乘法、加...
【技术保护点】
1.基于吸附过程的非合作目标惯性特征参数的两步辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：利用微小卫星携带的视觉相机提供视觉信息，建立和空间非合作目标的相对动力学模型，并结合视线测量变量，构建视线信息和空间非合作目标状态参数的关联模型，完成基于视线信息的非接触辨识，获取目标转动惯量比和质心；S200：利用微小卫星对空间非合作目标进行碰撞，基于动量矩和动量守恒理论，在非接触辨识的基础上，进一步辨识得到目标的质量和转动惯量信息，获得完整的目标惯性参数，实现对空间非合作目标的惯性参数的辨识。
【技术特征摘要】
1.基于吸附过程的非合作目标惯性特征参数的两步辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：利用微小卫星携带的视觉相机提供视觉信息，建立和空间非合作目标的相对动力学模型，并结合视线测量变量，构建视线信息和空间非合作目标状态参数的关联模型，完成基于视线信息的非接触辨识，获取目标转动惯量比和质心；S200：利用微小卫星对空间非合作目标进行碰撞，基于动量矩和动量守恒理论，在非接触辨识的基础上，进一步辨识得到目标的质量和转动惯量信息，获得完整的目标惯性参数，实现对空间非合作目标的惯性参数的辨识。2.如权利要求1所述的基于吸附过程的非合作目标惯性特征参数的两步辨识方法，其特征在于，S100中，建立空间非合作目标的相对动力学模型的具体步骤为：微小卫星对非合作目标进行观测时，观测非合作目标上的一个特征点，通过固定在特征点的本体坐标系{C}相对于固定在微小卫星上的的惯性坐标系{A}的方向以及位置的测量，得到观测方程；定义测量矢量为z，则测量矢量的表达式为式(1)：其中，rs为特征点的位置rs，为η特征点的方向η，ν表示测量噪声，假设该测量噪声为高斯白噪声，满足正态分布，具有协方差R＝E[ννT]；其中{A}系下特征点的位置rs写成：rs＝r+A(q)ρ(2)其中，A(q)作为旋转矩阵，与相应的四元数q相关，本质上相当于一个坐标系的变换，即从{B}系下的变量转换成{A}系下的变量；A(q)与q之间关系的表达式为其中，q为坐标系{B}相对于坐标系{A}的目标四元数，表征{B}系相对于{A}系的方位信息，qv作为q的矢量部分，q0作为q的标量部分；根据上式直接得出η、q、μ三个四元数之间的关系，用式(4)表示如下其中，μ为坐标系{C}相对于坐标系{B}的四元数，η为坐标系{C}相对于坐标系{A}的四元数，表征{C}系相对于{A}系的方位信息。3.如权利要求2所述的基于吸附过程的非合作目标惯性特征参数的两步辨识方法，其特征在于，S100中，构建视线信息和空间非合作目标状态参数的关联模型的具体步骤如下：考虑到识别目标惯性特征参数的目的，引入转动惯量比，形成包含许下七个状态参数的状态向量：其中qv、ω、r、v、p、ρ、μv分别表示目标姿态四元数矢量部分、目标旋转角速度、特征点目标质心位置、目标质心速度、转动惯量比、目标特征点相对目标质心以及特征点相对目标质心的四元数矢量部分；鉴于p，ρ，μv不变，用不变量θ代指这三个参数时有：状态方程表达成如下形式：其中，变量ε表示整个过程的噪声，表示成：上式是非线性状态方程，通过线性化处...
【专利技术属性】
技术研发人员：马卫华，袁大钟，杨若宸，徐晨，罗建军，袁建平，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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