[发明专利]利用测速数据实时估计航天器异常姿态的方法和设备

权利要求书

1.一种利用测速数据实时估计航天器异常姿态的方法，包括如下步骤：

步骤1：选取航天器姿态参数，联立航天器姿态运动学、姿态动力学方程，建立航天器姿态参数X的动力学方程；

步骤2：建立航天器测速数据的观测方程；

步骤3：推导动力学方程、观测方程对航天器姿态参数的Jacobi矩阵；

步骤4：响应于航天器姿态发生故障，将获取的多个测站对航天器的测速数据作为观测量，采用扩展卡尔曼滤波算法进行航天器姿态参数X的实时估计；以及

步骤5：滤波收敛后，输出航天器姿态参数的估计值

其中所述步骤1包括：

选取航天器姿态参数为联立航天器姿态运动学、姿态动力学方程，建立X的动力学方程如下：

上式(1)中第4～6式的姿态动力学方程假设航天器的本体坐标系即惯量主轴系，且将航天器视为无活动部件的刚体，其中I_x、I_y、I_z分别为航天器绕本体坐标系x、y、z轴的转动惯量，M_x、M_y、M_z分别为作用在航天器上的含航天器所受环境力矩及姿态控制力矩的外力矩在本体坐标系x、y、z轴的分量；

其中所述步骤2包括：

建立航天器测速数据的观测方程如下：

在式(2)中，v_obs为航天器测速数据观测量，为航天器的轨道运动速度，为航天器天线在本体坐标系下的位置向量，A为航天器本体坐标系向地球赤道惯性坐标系的坐标转换矩阵，为测站运动速度，为测站至航天器连线方向的单位向量，为航天器在本体坐标系Oxyz下的角速度，[ ]_X、[ ]_Y、[ ]_Z分别为向量在地球赤道惯性坐标系下的X、Y、Z轴方向的分量，[ ]_x、[ ]_y、[ ]_z分别为向量在航天器本体坐标系下的x、y、z轴方向的分量；

其中所述步骤3包括：

推导动力学方程、观测方程对航天器姿态参数的Jacobi矩阵D、B如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其中包括针对n个测站跟踪航天器分别建立相应的观测方程(v_obs1，v_obs2，...，v_obsn)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤4包括：

响应于航天器姿态发生故障，将获取的n个测站对航天器的测速数据作为观测量，i＝1，2，3...表示时间序列。