[发明专利]一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法

权利要求书

1.一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法，其特征在于，所述非线性滤波方法包括以下步骤：

步骤1：计算陀螺积分定姿姿态；

步骤2：计算双矢量定姿姿态；

所述步骤2计算双矢量定姿姿态具体为，

定义卫星本体系下的太阳矢量为V_sunB，惯性系下的太阳矢量为V_sunJ；定义卫星本体系下的磁场矢量为V_magB，惯性系下的磁场矢量为V_magJ；定义双矢量定姿四元数为Q_TRIAD，由方向余弦阵A计算得来；双矢量定姿姿态计算过程为：

R₁＝V_sunJR₃＝R₁×R₂

S₁＝V_sunBS₃＝S₁×S₂

M_R＝[R₁ R₂ R₃] M_S＝[S₁ S₂ S₃]

上式中，R₁、R₂、R₃为计算过程中间变量；

步骤3：利用步骤1和步骤2的计算结果再计算双矢量定姿姿态与陀螺积分定姿姿态偏差；

步骤4：利用步骤1-3的计算结果再次计算角速度补偿值以及滤波姿态。

2.根据权利要求1所述一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法，其特征在于，所述步骤1的计算陀螺积分定姿姿态具体为，定义卫星本体系相对于惯性系的角速度，前一周期为ω₀，当前周期为ω₁；定义陀螺积分定姿四元数为Q_g，前一周期的定姿姿态为Q₀；定义为四元数乘法；定义dT为积分步长；采用4阶龙格库塔法计算陀螺积分姿态为：

上式中，k₁、k₂、k₃为计算过程中间变量。

3.根据权利要求1所述一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法，其特征在于，所述步骤3计算双矢量定姿姿态与陀螺积分定姿姿态偏差具体为，

根据计算出来的双矢量定姿四元数Q_TRIAD，以及陀螺积分定姿四元数Q_g，计算出二者姿态偏差四元数Q_e为：

4.根据权利要求1所述一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法，其特征在于，步骤4计算角速度补偿值以及滤波姿态，滤波器采用PI补偿策略，定义系数P为K_p，系数I为K_I，具体包括以下步骤：

步骤4.1：定义偏差四元数的积分补偿门限为Q_hold；若Q_e的标部Q_e[0]＜Q_hold，则认为此时二者姿态偏差过大，不对Q_e的矢部进行积分；若Q_e的标部Q_e[0]≥Q_hold，则对偏差四元数Q_e的矢部进行积分，积分结果表示为Q_{e_tmp}；

步骤4.2：定义积分项折算出来的角速度为ω_{c_I}，则：

ω_{c_I}＝K_I*Q_{e_tmp}；

步骤4.3：对积分项结果进行限幅；定义最大零偏修正量绝对值为D_max；

ω_{c_I}为正时：

ω_{c_I}＝min(D_max,ω_{c_I})

ω_{c_I}为非正时：

ω_{c_I}＝max(-D_max,ω_{c_I})；

步骤4.4：定义角速度补偿值为ω_c，Q_e的矢部为Q_eY；则

ω_c＝K_p*Q_eY+ω_{c_I}

步骤4.5：每周期，计算ω_c校正星体角速度；定义前一周期补偿后的角速度为ω_before，当前周期补偿后的角速度为ω_now，前一周期的滤波姿态为Q_before；则当前周期的滤波姿态Q_now利用4阶龙格库塔法计算为：