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《皮衛(wèi)星姿態(tài)估計及粗太陽敏感器標定算法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第31卷第5期2010年5月航空學報ACTAAERONAUTlCAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．5Mav2010文章編號：i000—6893(2010)05—1038-07皮衛(wèi)星姿態(tài)估計及粗太陽敏感器標定算法研究韓柯，金仲和，王昊(浙江大學信息與電子工程系，浙江杭州310027)AttitudeEstimationandCoarseSunSensorCalibrationforPico-satellitesHanKe，JinZhonghe，WangHao(DepartmentofInformationSci
2、enceandElectronicEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)摘要：粗太陽敏感器是一種由多個光電池片配置組成的模擬式太陽敏感器，它結構簡單、資源要求少，在皮衛(wèi)星平臺應用較為廣泛。光電池光伏輸出特性是粗太陽敏感器測量的基礎，使用余弦關系近似等效會引入很大的誤差。通過實際測試和深入分析。建立了更高精度的粗太陽敏感器輸出特性等效數(shù)值模型，并以此為基礎，推導了衛(wèi)星姿態(tài)估計及粗太陽敏感器標定的聯(lián)合在軌實時算法。算法采用多級耦合結構，由1個擴展卡爾曼濾波器(EKF)和6個
3、卡爾曼濾波器組成，同時估計衛(wèi)星姿態(tài)、衛(wèi)星角速度以及衛(wèi)星6個面共30個標定參數(shù)。仿真表明，和常規(guī)的EKF姿態(tài)估計算法相比，聯(lián)合算法的運算量只增加了一半，而估計精度卻提高了一個量級。關鍵詞：皮衛(wèi)星；粗太陽敏感器；姿態(tài)估計；敏感器標定；卡爾曼濾波中圖分類號：V448．22文獻標識碼：AAbstract：Thecoarsesunsensorisananalogsunvectordetectorconsistingofmultiplesolarcells．WithitssimplestructureandlowCOSt，thesensorisw
4、idelyusedintheplatformofpico-satellites．Therelationshipbe—tweenthephotocurrentandsunlightintensityisthefundamentalcharacteristicofthecoarsesunsensor．Gen-erally，acosinecurveisusedtOfitthatrelationship，butitcancausealargemeasurementerror．Byanalyzingexperimentaldata，thisar
5、ticleestablishedanaccuratemathematicalmodelofthesolarcelloutputcharacteris—tic，anddevelopedareal—timeon-orbitcalibrationalgorithm．ThealgorithmhasamultilevelcouplingstructurewithoneextendedKalmanfilter(EKF)andsixKalmanfiters(KFs)．Itcanestimatesatelliteattitude，angularvel
6、ocity，anduptO30differentcoarsesunsensorcalibrationparameters．Simulationshowsthat，comparedwiththecommonlyusedEKFattitudeestimator，theaccuracyofthesuggestedalgorithmisimprovedbyaboUttentimes．whiletherunningtimeisonlyincreasedtOapproximately1．5times．Keywords：pico-satellite
7、；coarsesunsensor；attitudeestimation；sensorcalibration；Kalmanfiltering皮衛(wèi)星通常指質量為一到幾千克的微型衛(wèi)星[1]，其成本低、研制周期短、功能接口靈活，具有許多常規(guī)衛(wèi)星無法比擬的優(yōu)點。然而，由于自身設計的限制，皮衛(wèi)星對搭載器件的功耗、質量、體積均有十分嚴格的要求，其控制系統(tǒng)可以選用的姿態(tài)敏感器件，種類十分有限，而且大多精度不高。粗太陽敏感器(CoarseSunSensor)是一種由多個光電池片配置構成的模擬式太陽敏感器，它結構簡單，質量、體積小，幾乎沒有功耗，而且具有
8、360。的全空間測量視場，完全符合皮衛(wèi)星的應用收稿日期：2009—05—15；修訂日期：2009—07—21基金項目：中國博十后科學基金(2080431306)；中國博十后科學基金特別資助(20081458)；教育部“新
