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《皮衛(wèi)星姿態(tài)估計(jì)及粗太陽(yáng)敏感器標(biāo)定算法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、第31卷第5期2010年5月航空學(xué)報(bào)ACTAAERONAUTlCAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．5Mav2010文章編號(hào)：i000—6893(2010)05—1038-07皮衛(wèi)星姿態(tài)估計(jì)及粗太陽(yáng)敏感器標(biāo)定算法研究韓柯，金仲和，王昊(浙江大學(xué)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(yáng)敏感器是一種由多個(gè)光電池片配置組成的模擬式太陽(yáng)敏感器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、資源要求少，在皮衛(wèi)星平臺(tái)應(yīng)用較為廣泛。光電池光伏輸出特性是粗太陽(yáng)敏感器測(cè)量的基礎(chǔ)，使用余弦關(guān)系近似等效會(huì)引入很大的誤差。通過實(shí)際測(cè)試和深入分析。建立了更高精度的粗太陽(yáng)敏感器輸出特性等效數(shù)值模型，并以此為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了衛(wèi)星姿態(tài)估計(jì)及粗太陽(yáng)敏感器標(biāo)定的聯(lián)合在軌實(shí)時(shí)算法。算法采用多級(jí)耦合結(jié)構(gòu)，由1個(gè)擴(kuò)展卡爾曼濾波器(EKF)和6個(gè)
3、卡爾曼濾波器組成，同時(shí)估計(jì)衛(wèi)星姿態(tài)、衛(wèi)星角速度以及衛(wèi)星6個(gè)面共30個(gè)標(biāo)定參數(shù)。仿真表明，和常規(guī)的EKF姿態(tài)估計(jì)算法相比，聯(lián)合算法的運(yùn)算量只增加了一半，而估計(jì)精度卻提高了一個(gè)量級(jí)。關(guān)鍵詞：皮衛(wèi)星；粗太陽(yáng)敏感器；姿態(tài)估計(jì)；敏感器標(biāo)定；卡爾曼濾波中圖分類號(hào)：V448．22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(zhì)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(diǎn)。然而，由于自身設(shè)計(jì)的限制，皮衛(wèi)星對(duì)搭載器件的功耗、質(zhì)量、體積均有十分嚴(yán)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(yáng)敏感器(CoarseSunSensor)是一種由多個(gè)光電池片配置構(gòu)成的模擬式太陽(yáng)敏感器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量、體積小，幾乎沒有功耗，而且具有
8、360。的全空間測(cè)量視場(chǎng)，完全符合皮衛(wèi)星的應(yīng)用收稿日期：2009—05—15；修訂日期：2009—07—21基金項(xiàng)目：中國(guó)博十后科學(xué)基金(2080431306)；中國(guó)博十后科學(xué)基金特別資助(20081458)；教育部“新
