[发明专利]一种基于Euler－q算法和DD2滤波的航天器姿态确定方法

权利要求书

1.一种基于Euler-q算法和DD2滤波的航天器姿态确定方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)由陀螺仪敏感航天器姿态，输出三轴角速率，获得航天器在地心惯性坐标系下的实时姿态；

(2)利用星敏感器敏感星光，经过星图预处理得到观测星光矢量s在航天器本体坐标系下的坐标；并经过星图匹配识别之后得到与之对应的参考星光矢量v在地心惯性坐标系下的坐标；

(3)使用Euler-q算法，利用观测星光矢量和与之对应的参考星光矢量，获得航天器姿态四元数；

(4)以星光观测得到的航天器姿态四元数与陀螺仪解算的航天器姿态之差，作为观测量，对航天器姿态误差和陀螺漂移进行DD2滤波；

(5)由DD2滤波得到的航天器姿态误差和陀螺仪常值漂移，反馈校正陀螺仪输出姿态和陀螺仪输出角速率，得到航天器本体坐标系相对于地心惯性坐标系的姿态和陀螺输出；

(6)反馈校正后，重复(1)-(5)步骤。

2.根据权利要求1所述的基于Euler-q算法和DD2滤波的航天器姿态确定方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，对航天器姿态误差和陀螺漂移的估计是通过DD2滤波器实现的，且姿态确定模型如下：

状态量为：(δq₁ δq₂ δq₃ b₁ b₂ b₃)，其中δq₁ δq₂ δq₃是姿态误差四元数的矢量部分，b₁ b₂ b₃分别是陀螺三轴输出的常值漂移；

状态方程，观测方程分别为：

δq→·b→·=-[w×]δq→-12[δq0I3+δq→]b→-12[δq0I3+δq→]ϵ1ϵ2---(1)]]>

y=[I₃ 0]X+W                 (2)

其中，y为观测量，ε₁，ε₂为高斯白噪声，w为陀螺输出角速率，W为量测噪声，I₃为3×3单位矢量。

3.根据权利要求1所述的基于Euler-q算法和DD2滤波的航天器姿态确定方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，对航天器姿态误差和陀螺漂移的反馈校正是通过以下步骤实现的：

由滤波得出的状态中[δq₁ δq₂ δq₃]，获得误差四元数：

δq=δq1δq2δq3sqrt(1-δq12-δq22-δq32),]]>计算出姿态误差阵C_g^c，修正由陀螺输出的姿态阵C，得到反馈校正后的姿态阵：

Cendc=CgcC---(3)]]>

由滤波得出状态中的b→=b1b2b3,]]>修正陀螺输出：

wend=wout-b→---(4)]]>

式中，w_out为修正前的陀螺输出。