一种顾及虚拟观测值的卫星姿态融合估计方法技术

本发明专利技术公开了一种顾及虚拟观测值的卫星姿态融合估计方法，首先构建星敏感器和陀螺观测值信息的状态方程和观测方程模型，再采用UKF滤波融合方法递推某一历元时刻的滤波估计值，并将其作为虚拟观测值，然后根据观测值与虚拟观测值构建最小二乘平差模型并进行解算，接着利用Helmert方差分量估计方法进一步自适应定权调整修正，并采用动态二次规划解决Helmert负方差问题，最后当所有姿态信息的单位权方差满足近似相等条件时，输出卫星姿态融合估计结果。本发明专利技术能够充分融合观测值与虚拟观测值的信息，提高星敏感器和陀螺姿态融合估计的收敛速度和融合精度。计的收敛速度和融合精度。计的收敛速度和融合精度。

【技术实现步骤摘要】
表示k
‑
1时刻的过程噪声，z
k
表示k时刻的观测值，H(
·
)表示姿态观测模型，v
k
表示k时刻的观测噪声。
[0017]进一步地，步骤S2中采用UKF滤波融合方法递推某一历元时刻的滤波估计值的公式为：
[0018][0019]其中表示k时刻的状态量滤波估计值，表示k时刻的状态量一步预测值，K
k
表示k时刻的增益矩阵，表示k时刻的观测量一步预测值，表示k时刻滤波估计值的误差协方差阵，表示k时刻状态量一步预测值的误差协方差阵，表示状态量一步预测的自协方差阵，上标T表示矩阵的转置。
[0020]进一步地，步骤S3中构建的最小二乘平差模型为：
[0021][0022]其中V
S
表示星敏感器观测值改正数，H
S
表示星敏感器观测值的系数阵，表示参数的改正数，L
S
表示星敏感器观测值误差方程的常数项，V
G
表示陀螺观测值改正数，H
G
表示陀螺观测值的系数阵，L
>G
表示陀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顾及虚拟观测值的卫星姿态融合估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取星敏感器和陀螺的观测值，并根据观测值构建状态方程和观测方程模型；S2、根据状态方程和观测方程模型，采用UKF滤波融合方法递推某一历元时刻的滤波估计值，并将其作为虚拟观测值；S3、根据观测值与虚拟观测值构建最小二乘平差模型；S4、对最小二乘平差模型进行解算，得到观测值改正数与单位权方差的关系模型；S5、根据观测值改正数与单位权方差的关系模型构建Helmert方差分量估计模型；S6、判断Helmert方差分量估计模型是否存在负方差，若是则进入步骤S7，否则进入步骤S8；S7、对Helmert方差分量估计模型进行动态二次规划；S8、判断各单位权方差是否都小于设定阈值，若是则输出卫星姿态融合估计结果，否则进入步骤S9；S9、对最小二乘平差模型进行重定权，返回步骤S4。2.根据权利要求1所述的卫星姿态融合估计方法，其特征在于，所述步骤S1中构建的状态方程和观测方程模型为：其中x
k
表示k时刻的卫星姿态角和姿态角速度，F(
·
)表示姿态动力学模型，ω
k
‑1表示k
‑
1时刻的过程噪声，z
k
表示k时刻的观测值，H(
·
)表示姿态观测模型，v
k
表示k时刻的观测噪声。3.根据权利要求2所述的卫星姿态融合估计方法，其特征在于，所述步骤S2中采用UKF滤波融合方法递推某一历元时刻的滤波估计值的公式为：其中表示k时刻的状态量滤波估计值，表示k时刻的状态量一步预测值，K
k
表示k时刻的增益矩阵，表示k时刻的观测量一步预测值，表示k时刻滤波估计值的误差协方差阵，表示k时刻状态量一步预测值的误差协方差阵，表示状态量一步预测的自协方差阵，上标T表示矩阵的转置。4.根据权利要求1所述的卫星姿态融合估计方法，其特征在于，所述步骤S3中构建的最小二乘平差模型为：其中V
S
表示星敏感器观测值改正数，H
S
表示星敏感器观测值的系数阵，表示参数的改正数，L
S
表示星敏感器观测值误差方程的常数项，V
G
表示陀螺观测值改正数，H
G
表示陀螺观测值的系数阵，L
G
表示陀螺观测值误差方程的常数项，表示滤波估计值改正数，表示
滤波估计值误差方程的常数项，P
S
表示星敏感器观测值的权阵，P
G
表示陀螺观测值的权阵，表示滤波估计值的权阵。5.根据权利要求4所述的卫星姿态融合估计方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：S41、将最小二乘平差模型进行合并，得到：V＝BX

【专利技术属性】
技术研发人员：郑守住，柳思聪，叶真，马小龙，赵菲，龙腾飞，江威，张建霞，陈思明，陈绍杰，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：