[發明專利]一種基于Euler－q算法和DD2濾波的航天器姿態確定方法

有效

• 申請號: 200710301279.7
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101196398A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 房建成;鐘慧敏;全偉;徐帆;王科
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01C21/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 關玲;李新華

1.一種基于Euler-q算法和DD2濾波的航天器姿態確定方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)由陀螺儀敏感航天器姿態，輸出三軸角速率，獲得航天器在地心慣性坐標系下的實時姿態；

(2)利用星敏感器敏感星光，經過星圖預處理得到觀測星光矢量s在航天器本體坐標系下的坐標；并經過星圖匹配識別之后得到與之對應的參考星光矢量v在地心慣性坐標系下的坐標；

(3)使用Euler-q算法，利用觀測星光矢量和與之對應的參考星光矢量，獲得航天器姿態四元數；

(4)以星光觀測得到的航天器姿態四元數與陀螺儀解算的航天器姿態之差，作為觀測量，對航天器姿態誤差和陀螺漂移進行DD2濾波；

(5)由DD2濾波得到的航天器姿態誤差和陀螺儀常值漂移，反饋校正陀螺儀輸出姿態和陀螺儀輸出角速率，得到航天器本體坐標系相對于地心慣性坐標系的姿態和陀螺輸出；

(6)反饋校正后，重復(1)-(5)步驟。

2.根據權利要求1所述的基于Euler-q算法和DD2濾波的航天器姿態確定方法，其特征在于：所述的步驟(4)中，對航天器姿態誤差和陀螺漂移的估計是通過DD2濾波器實現的，且姿態確定模型如下：

狀態量為：(δq₁?δq₂?δq₃?b₁?b₂?b₃)，其中δq₁?δq₂?δq₃是姿態誤差四元數的矢量部分，b₁?b₂?b₃分別是陀螺三軸輸出的常值漂移；

狀態方程，觀測方程分別為：

δq→·b→·=-[w×]δq→-12[δq0I3+δq→]b→-12[δq0I3+δq→]ϵ1ϵ2---(1)]]>

y=[I₃?0]X+W?????????????????(2)

其中，y為觀測量，ε₁，ε₂為高斯白噪聲，w為陀螺輸出角速率，W為量測噪聲，I₃為3×3單位矢量。

3.根據權利要求1所述的基于Euler-q算法和DD2濾波的航天器姿態確定方法，其特征在于：所述的步驟(5)中，對航天器姿態誤差和陀螺漂移的反饋校正是通過以下步驟實現的：

由濾波得出的狀態中[δq₁?δq₂?δq₃]，獲得誤差四元數：

δq=δq1δq2δq3sqrt(1-δq12-δq22-δq32),]]>計算出姿態誤差陣C_g^c，修正由陀螺輸出的姿態陣C，得到反饋校正后的姿態陣：

Cendc=CgcC---(3)]]>

由濾波得出狀態中的b→=b1b2b3,]]>修正陀螺輸出：

wend=wout-b→---(4)]]>

式中，w_out為修正前的陀螺輸出。