[發明專利]一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法

有效

• 申請號: 202011188696.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112278329B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 劉潔冰;陳茂勝;戴路;曲友陽;童鑫
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術有限公司
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法，其特征在于，所述非線性濾波方法包括以下步驟：

步驟1：計算陀螺積分定姿姿態；

步驟2：計算雙矢量定姿姿態；

所述步驟2計算雙矢量定姿姿態具體為，

定義衛星本體系下的太陽矢量為V_sunB，慣性系下的太陽矢量為V_sunJ；定義衛星本體系下的磁場矢量為V_magB，慣性系下的磁場矢量為V_magJ；定義雙矢量定姿四元數為Q_TRIAD，由方向余弦陣A計算得來；雙矢量定姿姿態計算過程為：

R₁＝V_sunJR₃＝R₁×R₂

S₁＝V_sunBS₃＝S₁×S₂

M_R＝[R₁ R₂ R₃] M_S＝[S₁ S₂ S₃]

上式中，R₁、R₂、R₃為計算過程中間變量；

步驟3：利用步驟1和步驟2的計算結果再計算雙矢量定姿姿態與陀螺積分定姿姿態偏差；

步驟4：利用步驟1-3的計算結果再次計算角速度補償值以及濾波姿態。

2.根據權利要求1所述一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法，其特征在于，所述步驟1的計算陀螺積分定姿姿態具體為，定義衛星本體系相對于慣性系的角速度，前一周期為ω₀，當前周期為ω₁；定義陀螺積分定姿四元數為Q_g，前一周期的定姿姿態為Q₀；定義為四元數乘法；定義dT為積分步長；采用4階龍格庫塔法計算陀螺積分姿態為：

上式中，k₁、k₂、k₃為計算過程中間變量。

3.根據權利要求1所述一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法，其特征在于，所述步驟3計算雙矢量定姿姿態與陀螺積分定姿姿態偏差具體為，

根據計算出來的雙矢量定姿四元數Q_TRIAD，以及陀螺積分定姿四元數Q_g，計算出二者姿態偏差四元數Q_e為：

4.根據權利要求1所述一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法，其特征在于，步驟4計算角速度補償值以及濾波姿態，濾波器采用PI補償策略，定義系數P為K_p，系數I為K_I，具體包括以下步驟：

步驟4.1：定義偏差四元數的積分補償門限為Q_hold；若Q_e的標部Q_e[0]＜Q_hold，則認為此時二者姿態偏差過大，不對Q_e的矢部進行積分；若Q_e的標部Q_e[0]≥Q_hold，則對偏差四元數Q_e的矢部進行積分，積分結果表示為Q_{e_tmp}；

步驟4.2：定義積分項折算出來的角速度為ω_{c_I}，則：

ω_{c_I}＝K_I*Q_{e_tmp}；

步驟4.3：對積分項結果進行限幅；定義最大零偏修正量絕對值為D_max；

ω_{c_I}為正時：

ω_{c_I}＝min(D_max,ω_{c_I})

ω_{c_I}為非正時：

ω_{c_I}＝max(-D_max,ω_{c_I})；

步驟4.4：定義角速度補償值為ω_c，Q_e的矢部為Q_eY；則

ω_c＝K_p*Q_eY+ω_{c_I}

步驟4.5：每周期，計算ω_c校正星體角速度；定義前一周期補償后的角速度為ω_before，當前周期補償后的角速度為ω_now，前一周期的濾波姿態為Q_before；則當前周期的濾波姿態Q_now利用4階龍格庫塔法計算為：