[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

本發明公開了一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法。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；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。本發明將雙矢量定姿結果與陀螺積分定姿結果進行濾波處理，在保證定姿結果與真實姿態偏差很小的情況下，提高定姿結果的穩定度，進而降低飛輪轉速波動，提高飛輪使用壽命。

技術領域

本發明屬于航空航天領域，具體涉及一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法。

背景技術

高精度的姿態控制是遙感衛星實現其他功能的前提。隨著商業航天產業的不斷發展，低成本、低重量、低功耗、高分辨率成為了目前發展的新趨勢。利用較低成本的姿態敏感器，來實現較高精度的姿態控制，具有很大的經濟意義。

衛星在軌穩定運行期間，對日定向三軸穩定模式是衛星長期的姿控運行模式，衛星帆板對日以給蓄電池充電，保證整星能源充足?？紤]到經濟原因以及姿控單機布局方式等的影響，對日三軸期間可能較長時間使用雙矢量(磁矢量與太陽矢量)協同MEMS陀螺定姿。由于雙矢量定姿穩定度較差，飛輪轉速會長期處于較大波動狀態，對飛輪壽命有所損耗。

發明內容

本發明提供一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法，將雙矢量定姿結果與陀螺積分定姿結果進行濾波處理，在保證定姿結果與真實姿態偏差很小的情況下，提高定姿結果的穩定度，進而降低飛輪轉速波動，提高飛輪使用壽命。

本發明通過以下技術方案實現：

一種用于遙感衛星定姿的非線性濾波方法，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；

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。

進一步的，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。

進一步的，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：