[发明专利]一种空间非合作目标的姿态运动与惯性参数估计方法

权利要求书

1.一种空间非合作目标的姿态运动与惯性参数估计方法，其特征在于步骤如下：

(1)定义姿态四元素运算法则；

(2)利用步骤(1)定义的姿态四元素运算法则，建立空间非合作目标的姿态运动学和动力学方程；

(3)利用姿态四元素运算法则和空间非合作目标的姿态运动学和动力学方程，推导得到卡尔曼滤波方程；

(4)利用卡尔曼滤波方程，建立扩展卡尔曼滤波器；

(5)根据扩展卡尔曼滤波器，利用姿态四元素运算法则，求解得到空间非合作目标的姿态运动与惯性参数。

2.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标的姿态运动与惯性参数估计方法，其特征在于：空间非合作目标为翻滚航天器。

3.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标的姿态运动与惯性参数估计方法，其特征在于：步骤(1)定义姿态四元素运算法则；

对于空间非合作目标为翻滚航天器时，为避免奇异性，采用四元素描述航天器姿态，定义由坐标系A到坐标系B的四元素为q，其由转轴的单位矢量e和绕此轴的转角φ组成

其中，下标v和0分别代表四元素的矢量和标量部分；

由四元素描述的由坐标系A到坐标系B的转换矩阵R(q)为

其中，I₃为3×3单位矩阵，S(a)为矢量a＝[a₁ a₂ a₃]^T的斜对称矩阵

定义四元素乘积算子为则有

四元素的逆为满足

对于姿态机动前四元素q₁，姿态机动四元素q′和姿态机动后四元素q₂，关系如下

4.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标的姿态运动与惯性参数估计方法，其特征在于:如坐标系A为观测坐标系，坐标系B为目标坐标系。

5.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标的姿态运动与惯性参数估计方法，其特征在于:步骤(2)利用步骤(1)定义的姿态四元素运算法则，建立空间非合作目标的姿态运动学和动力学方程，具体如下：

空间非合作目标航天器的姿态运动学方程为

其中，ω＝[ω^T 0]^T，令空间非合作目标航天器的主惯量为I_xx、I_yy、I_zz，定义惯量比

根据欧拉方程，目标航天器自由运动的姿态动力学方程为

6.根据权利要求5所述的一种空间非合作目标的姿态运动与惯性参数估计方法，其特征在于:ω＝[ω_x ω_y ω_z]^T。