處理帶乘性噪聲星敏感器-陀螺系統(tǒng)的UKF算法研究.pdf

1、姿態(tài)確定系統(tǒng)是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中的重要組成部分,星敏感器與陀螺組合定姿是實現(xiàn)高精度姿態(tài)確定的常用組合,在衛(wèi)星的姿態(tài)確定系統(tǒng)中已得到了廣泛的應用.為提高星敏感器與陀螺的組合定姿精度,國內(nèi)外許多學者對此做過大量的研究,但他們的研究一般沒有考慮到星敏感器模型中帶乘性噪聲的情況.針對典型的星敏感器與陀螺組成的衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng),本文考慮存在基準誤差等乘性噪聲的影響,基于降階誤差四元數(shù)理論建立了系統(tǒng)的狀態(tài)方程及帶乘性噪聲的觀測方程,討論了擴維無跡卡

2、爾曼濾波(AUKF)算法.該算法通過對狀態(tài)變量擴維,把乘性噪聲引入到采樣點中,使得在狀態(tài)預測和更新過程中,乘性噪聲的影響得以在非線性系統(tǒng)中進行傳遞和估計,使得濾波值更好地接近真實值.本文的主要研究工作如下:
　　 一、星敏感器基準誤差研究:分析了由于抖動或振動等因素的影響導致的星敏感器基準誤差,并推導了其在星敏感器測量模型中的表現(xiàn)形式.
　　 二、衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)建模研究:全面且系統(tǒng)地總結(jié)了歐拉角及四元素等姿態(tài)描述法,建

3、立了基于誤差四元數(shù)和歐拉角的衛(wèi)星姿態(tài)運動模型;針對典型的星敏感器與陀螺組成的衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng).結(jié)合姿態(tài)運動模型和陀螺模型建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程;考慮星敏感器模型存在基準誤差的情況,建立了引入基準誤差后帶乘性噪聲的星敏感器觀測方程.
　　 三、帶乘性噪聲非線性系統(tǒng)的算法研究:針對帶乘性噪聲的星敏感器/陀螺組合定姿系統(tǒng),提出了一種適于處理帶乘性噪聲非線性系統(tǒng)的擴維無跡卡爾曼濾波算法(AUKF).大量仿真實驗證明,對比不對乘性噪聲進行處理