[發(fā)明專利]一種基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110768688.8
• 申請(qǐng)日: 2021-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN113449384A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹璐;楊寶健;冉德超;肖冰;蔣臣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍軍事科學(xué)院國(guó)防科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 北京奧文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文

1.一種基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法，其特征在于，所述方法用于確定航天器姿態(tài)，包括：

根據(jù)航天器的觀測(cè)數(shù)據(jù)和航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型，建立航天器姿態(tài)確定的非線性系統(tǒng)；

根據(jù)所述非線性系統(tǒng)和泰勒展開公式，獲取航天器對(duì)應(yīng)的狀態(tài)預(yù)測(cè)方程和近似觀測(cè)方程，并對(duì)狀態(tài)預(yù)測(cè)方程和近似觀測(cè)方程進(jìn)行增廣處理；

基于增廣處理后的狀態(tài)預(yù)測(cè)方程和近似觀測(cè)方程，構(gòu)建中心誤差熵準(zhǔn)則濾波的代價(jià)函數(shù)，對(duì)所述代價(jià)函數(shù)進(jìn)行最大化處理，確定航天器狀態(tài)變量的最優(yōu)估計(jì)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法，其特征在于，建立航天器姿態(tài)確定的非線性系統(tǒng)為：

其中，x_k表示k時(shí)刻航天器的n維狀態(tài)變量，f(·)表示系統(tǒng)的狀態(tài)方程，y_k表示k時(shí)刻的m維觀測(cè)向量，h(·)表示系統(tǒng)的量測(cè)方程，w_k-1表示k-1時(shí)刻的n維系統(tǒng)噪聲序列，v_k表示k時(shí)刻的m維觀測(cè)噪聲序列。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法，其特征在于，根據(jù)所述非線性系統(tǒng)和泰勒展開公式，進(jìn)行一步預(yù)測(cè)和泰勒展開，得到如以下公式七和公式九的航天器對(duì)應(yīng)的狀態(tài)預(yù)測(cè)方程和近似觀測(cè)方程；

其中，表示k時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)估計(jì)值，表示k-1時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)值，H_k表示非線性函數(shù)h(·)的雅克比矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法，其特征在于，利用以下公式十一對(duì)狀態(tài)預(yù)測(cè)方程和近似觀測(cè)方程進(jìn)行增廣處理；

其中，I_n表示n維單位矩陣，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法，其特征在于，構(gòu)建中心誤差熵準(zhǔn)則濾波的代價(jià)函數(shù)為：

其中，λ表示權(quán)重系數(shù)，L＝m+n，表示核寬為σ₁的高斯核函數(shù)，e_i表示誤差變量e的第i維狀態(tài)，表示核寬為σ₂的高斯核函數(shù)，e_j表示誤差變量e的第j維狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法，其特征在于，利用以下公式十六確定航天器狀態(tài)變量x_k的最優(yōu)估計(jì)值

其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于中心誤差熵準(zhǔn)則擴(kuò)展卡爾曼濾波的姿態(tài)確定方法，其特征在于，所述對(duì)所述代價(jià)函數(shù)進(jìn)行最大化處理，確定航天器狀態(tài)變量的最優(yōu)估計(jì)值，包括：

對(duì)代價(jià)函數(shù)計(jì)算梯度，將梯度計(jì)算公式表達(dá)成矩陣形式，并令梯度等于0；

基于矩陣形式的梯度計(jì)算公式，采用定點(diǎn)迭代算法，確定航天器狀態(tài)變量的最優(yōu)估計(jì)值計(jì)算公式；

基于航天器狀態(tài)變量的最優(yōu)估計(jì)值計(jì)算公式，根據(jù)矩陣求逆引理公式，確定航天器狀態(tài)變量的最優(yōu)估計(jì)值。