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    188宝金博页面版: 非线性预测滤波在星敏感器姿态确定中的初步应用

    下载积分： 633

    内容提示： 第28卷第5期 计算机仿真 2011年5月文章编号：1006-9348( 2011) 05—0060—04非线性预测滤波在星敏感器姿态确定中的应用张惟L2，林宝军1(1．中国科学院光电研究院，北京100190；2．中国科学院研究生院，北京100049)摘要：为研究无陀螺卫星控制优化问题的新方法，针对环境干扰力矩和估计误差等不确定因素导致滤波器稳定性和估计精度降低，提出了使用星敏感器测量值在线估计模型参数和卫星姿态的非线性预测滤波方法。根据预测滤波理论推导了关于模型误差的损失函数，利用线性化的测量方程求得使损失函数最小化的模型误差值，代入状态方程求数值积分，得到卫星的姿态估计参数。仿真...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：14 | 上传日期：2016-05-23 01:51:27 | 文档星级：
    第28卷第5期 计算机仿真 2011年5月文章编号：1006-9348( 2011) 05—0060—04非线性预测滤波在星敏感器姿态确定中的应用张惟L2，林宝军1(1．中国科学院光电研究院，北京100190；2．中国科学院研究生院，北京100049)摘要：为研究无陀螺卫星控制优化问题的新方法，针对环境干扰力矩和估计误差等不确定因素导致滤波器稳定性和估计精度降低，提出了使用星敏感器测量值在线估计模型参数和卫星姿态的非线性预测滤波方法。根据预测滤波理论推导了关于模型误差的损失函数，利用线性化的测量方程求得使损失函数最小化的模型误差值，代入状态方程求数值积分，得到卫星的姿态估计参数。仿真结果证明，不仅简化了计算，且适应性更强。而应用四元数描述卫星姿态，避免了欧拉角法的奇异性问题。仿真结果还表明，方法收敛速度较EKF更快，状态估计精度与EKF相当，并对非线性模型误差具有良好的跟踪性能。关键词：姿态估计；星敏感器；预测滤波；小卫星中图分类号：V488．2 文献标识码：AA Nonl i near Predi cti ve Fi l ter‘ Det ermi nat i on Usi ngZHANG Wei l 一．LIN( 1．AcademyofOpto-el ectroni cs，Chi nese Academy2．Graduate Uni versi ty of Chi nese AcademyABSTRACT：The fi l teresti mati on accuracy cal l be l oweredsatel l i te atti tude wi thout gym．because of the i nfl uence oftorque，esti mateerror and SO on．A nonl i nearpredi cti ve fi l terl ar rate measurements i sproposedt0 esti mate satel l i te aai tudecontai ni ng modelerror i s deri ved based on the predi cti ve fi l terzes the cost functi on wi th the l i neari zed observati on equ砒i on．Theni ntegrated by substi tuti ngthe model error i nto the stateequati on．Compari ngmethod i s cal cul ated moreeffecti vel y andmoreadapti vel y，andquatemi on parameters．Thesi mul ati on resul t i ndi cates thatand the preci si on i s nearl y the stone as EKF．Addi cti vel y，thegood tracki ng perf ormanceear model error．KEYWORDS：Atti tude esti mati on；Star sensor；Predi cti ve fi l ter；Smal lsatel l i te1引言现代小卫星由于成本低、研制周期短，功能密度高等优势已经成为未来卫星产业发展趋势之一。陀螺作为星上常用的角速率测量部件具有输出频率快，不依赖外部参考目标即可确定角速率等优点，但是长期运行存在固有漂移，性能和可靠性均明显下降，一定程度上制约了卫星的整体性能。采用无陀螺姿态确定方法不仅能够降低小卫星的重量和成基金项目：国家自然科学基金项目( 40374054) ；科技部863计划项目．资金( 2008AAl 2A216)收稿日期：2010—04—27修回日期：2010—05—31—60一本，还为陀螺在故障状态下卫星的正常飞行提供解决方案，提高了系统整体的可靠性。在无角速度测量输入的情况下，传统的确定性方法如QUEST? 、FOAM[ 21方法等尽管可以利用姿态测量器件提供的数据求差分得到角速度值，但是计算精度低，且会引入高频噪声；由于统计估计理论获得最优解的滤波方法综合了系统运动学和动力学模型的信息，因此可以在只有姿态信息的情况下获得噪声小且精度更高的姿态角速度的估计值。一些学者利用滤波算法的这一优点对无陀螺姿态确定系统进行了研究。Gai 和Psi aki 等人"儿41将扩展卡尔曼滤波算法应用于卫星无陀螺定姿系统中，该方法一方面推导了关于四元

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