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(shí)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(yīng)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(xué)者對(duì)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(duì)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(zhǔn)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(cè)方程,討論了擴(kuò)維無跡卡

2、爾曼濾波(AUKF)算法.該算法通過對(duì)狀態(tài)變量擴(kuò)維,把乘性噪聲引入到采樣點(diǎn)中,使得在狀態(tài)預(yù)測(cè)和更新過程中,乘性噪聲的影響得以在非線性系統(tǒng)中進(jìn)行傳遞和估計(jì),使得濾波值更好地接近真實(shí)值.本文的主要研究工作如下:
　　 一、星敏感器基準(zhǔn)誤差研究:分析了由于抖動(dòng)或振動(dòng)等因素的影響導(dǎo)致的星敏感器基準(zhǔn)誤差,并推導(dǎo)了其在星敏感器測(cè)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(yùn)動(dòng)模型;針對(duì)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(yùn)動(dòng)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(zhǔn)誤差的情況,建立了引入基準(zhǔn)誤差后帶乘性噪聲的星敏感器觀測(cè)方程.
　　 三、帶乘性噪聲非線性系統(tǒng)的算法研究:針對(duì)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(kuò)維無跡卡爾曼濾波算法(AUKF).大量仿真實(shí)驗(yàn)證明,對(duì)比不對(duì)乘性噪聲進(jìn)行處理