【技术实现步骤摘要】
基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法、卫星姿态控制系统
本专利技术属于卫星姿态确定
，尤其涉及一种基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法、卫星姿态控制系统。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：姿态确定技术是通过某种算法，对姿态敏感器带误差测量值进行处理，减小误差，修正测量值的过程，广泛应用于卫星导航定位等领域。对测绘卫星来说，姿态确定的精度是高精度定位的重要前提。当前卫星上主要使用星敏感器和陀螺联合的形式，利用动态估计法进行滤波处理。动态估计法是利用一系列连续时刻的测量信息，采用姿态运动学模型等理论，融合多种姿态设备的测量信息来计算姿态信息。由于卫星导航系统以及卫星姿态确定系统一般都是非线性系统，近年来，卫星上广泛利用扩展卡尔曼滤波算法进行姿态确定。扩展卡尔曼滤波的关键步骤是对卫星的非线性状态方程和量测方程做泰勒级数展开并保留线性项，获得线性模型，之后再利用传统卡尔曼滤波进行处理。但由于EKF近似保留线性项，因此其仅适用于弱非线性系统，当系统为强非线性时，EKF的线性化处理会导致滤波精度降低，甚至滤波发散。为了克服上述缺点，提出无迹卡尔曼滤波算法，无迹卡尔曼滤波在估计...
【技术保护点】
1.一种基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法，其特征在于，所述基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法采用误差四元数和陀螺常值漂移的非线性微分状态方程的UKF的星敏感器和陀螺联合定姿算法，构建微分形式非线性状态方程，并采用四阶龙格‑库塔积分法求解状态变量的时间更新；利用四元数乘性误差计算加权均值与协方差，采用无迹卡尔曼滤波算法，引入星敏感器的观测值进行滤波更新，最后利用估计误差四元数对姿态数据进行修正。
【技术特征摘要】
1.一种基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法，其特征在于，所述基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法采用误差四元数和陀螺常值漂移的非线性微分状态方程的UKF的星敏感器和陀螺联合定姿算法，构建微分形式非线性状态方程，并采用四阶龙格-库塔积分法求解状态变量的时间更新；利用四元数乘性误差计算加权均值与协方差，采用无迹卡尔曼滤波算法，引入星敏感器的观测值进行滤波更新，最后利用估计误差四元数对姿态数据进行修正。2.如权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法，其特征在于，所述基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法的系统状态方程和量测方程构建：(1)陀螺的量测模型表示为式：ωg＝ω+b+d+ng；卫星三轴稳定，其中ωg、ω分别为陀螺输出的本体坐标系相对于惯性坐标系的三轴角速度测量值和理论真实值；b为陀螺仪的常值漂移噪声，满足ηb为白噪声；d为陀螺的随机漂移噪声，满足Dτ与时间常数τ有关，ηd为白噪声；ηg为陀螺的测量噪声；(2)利用星敏感器误差四元数以及陀螺的常值漂移误差定义系统状态变量：其中Δq4为标量，Δq＝[Δq1Δq2Δq3]T为矢量，且满足ΔqTΔq+Δq42＝1；(3)利用姿态运动学方程和陀螺的量测模型建立非线性微分系统状态方程；基于四元数的姿态运动学方程式：其中，实际四元数估计四元数误差四元数满足：联合建立非线性微分系统状态方程：其中系统噪声服从N(0，Q)，为估计角速度，满足(4)定义星敏感器的量测残差为星敏感器的估计值与测量值之差：建立非线性离散量测方程：其中zk是误差四元数k时刻的量测残差，H＝[I4×404×3]为观测矩阵，量测噪声vk服从N(0，R)。3.如权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法，其特征在于，所述基于无迹卡尔曼滤波的联合定姿方法具体包括：输入：星敏感器量测值、陀螺的量测值；输出：估计姿态四元数；1)设置初...
【专利技术属性】
技术研发人员：王柯俨，蒋唯娇，牛瑞，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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