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《基于星敏感器的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第三屆中國導航、制導與控制學術會議2009年11月14~15日中國北京基于星敏感器的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法研究宋亮亮,張濤，梁斌，楊君（清華大學自動化系導航與控制研究中心，北京市100084）摘要：本文介紹了基于星敏感器的衛(wèi)星姿態(tài)確定算法，包括靜態(tài)確定性算法和動態(tài)狀態(tài)估計方法。從理論上推導了靜態(tài)算法的TRIAD方法、Euler-q方法、QUEST方法以及SVD和FORM方法；簡要分析了幾種常見的動態(tài)估計方法，它們是EKF方法、UKF方法、預測卡爾曼濾波；并討論了一些最新的方法，例如粒子濾波等。最后進行了仿真分析，并給出了一些有用的
2、結論。關鍵詞：星敏感器；姿態(tài)確定；確定性方法；動態(tài)狀態(tài)估計；卡爾曼濾波AttitudeDeterminationMethodBasedonStarSensorSongLiangliang，ZhangTao，LiangBin，YangJun(DepartmentofAutomation,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract：Theattitudedeterminationalgorithmbasedonstarsensorwasanalyzed,includingsta
3、ticalgorithmanddynamicstateestimationalgorithm.ThestaticmethodstodeterminetheattitudewithTRIADalgorithm,Euler-qalgorithm,QUESTalgorithm,SVDandFORMalgorithmwerededucedtheoretically.Theresearchresultsofdynamicstateestimationalgorithmwereintroduced,whichwereEKFmethod,
4、UKFmethod,predictiveKalmanfilteringandnonlinearpredictiveKalmanfiltering.Somenewalgorithmsforsatelliteattitudedeterminationwerediscussed,suchasparticlefiltering.Finally,theywerecomparedandanalyzedbysimulation,andsomeconclusionwasgiven.Keywords：starsensor;attitudede
5、termination;staticmethod;dynamicstateestimation;Kalmanfilter[1][2]1有基于牛頓迭代的數(shù)值解法、TRIAD方法以及其改進引言[4][5][1][2][8]算法、Euler-q方法、QUEST方法、最小二乘法MLS[6]星敏感器是一種以恒星作為觀測目標從而確定航天器（MinimumLeastSquare）、SVD(SingularValue[7]姿態(tài)的高精度姿態(tài)敏感器?；谛敲舾衅鞯男l(wèi)星自主姿態(tài)確Decomposition)方法以及FOAM(FastOptical
6、Attitude定技術在國外已經(jīng)有了成熟的應用，它與慣性陀螺一樣具有Matrix)方法。自主導航能力，已成為航空、航天以及軍事領域備受關注的動態(tài)狀態(tài)估計方法一般采用卡爾曼濾波方法及其各種改進方法，根據(jù)姿態(tài)動力學方程，建立狀態(tài)方程和觀測研究對象。隨著我國空間飛行器有效載荷指向和跟蹤精度要方程，根據(jù)觀測信息得到一定準則下的最優(yōu)估計狀態(tài)。已求的提高，采用高精度的星敏感器進行自主定姿是一個必然[11]有文獻提出的方法包括卡爾曼濾波算法、擴展卡爾曼濾的發(fā)展趨勢。[11][12][12][13][14]波、UKF方法、預測卡爾曼濾波、非
7、線性預測空間飛行器姿態(tài)確定是指通過帶有噪聲的姿態(tài)敏感器[15][16][17]濾波、自適應卡爾曼濾波、遞歸姿態(tài)預測法、擴展測量值來確定飛行器相對于某個參考坐標系的姿態(tài)參數(shù)的四元數(shù)估計、非跟蹤濾波、強跟蹤濾波方法。在上述動態(tài)過程。飛行器姿態(tài)有很多表示方法，目前提出的姿態(tài)描述方估計方法中只有前四種方法在相關文獻中指明只需要星法有姿態(tài)矩陣（也稱方向余弦矩陣）、歐拉角、四元數(shù)、旋敏感器就可以自主定姿；其他方法都需要兩種或兩種以上轉矢量，而在實際的姿態(tài)確定算法中最常用的是歐拉角和四的姿態(tài)敏感儀器才能完成狀態(tài)估計。[1]元數(shù)。本文采用基
8、于四元數(shù)的方法來表示空間飛行器姿目前也有文獻提出粒子濾波在星敏感器姿態(tài)確定中態(tài)。的運用，但是沒有形成成熟的理論。下面對以上常用算法1姿態(tài)確定性算法分析進行詳細的說明分析并做仿真驗證。1.1靜態(tài)確定性算法基于星敏感器的姿態(tài)確定方法可以分為兩大類：靜態(tài)確[3]定性算法和動態(tài)狀態(tài)估計算法?；谟^
