[发明专利]一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法

说明书

本发明公开了一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法。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；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。本发明将双矢量定姿结果与陀螺积分定姿结果进行滤波处理，在保证定姿结果与真实姿态偏差很小的情况下，提高定姿结果的稳定度，进而降低飞轮转速波动，提高飞轮使用寿命。

技术领域

本发明属于航空航天领域，具体涉及一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法。

背景技术

高精度的姿态控制是遥感卫星实现其他功能的前提。随着商业航天产业的不断发展，低成本、低重量、低功耗、高分辨率成为了目前发展的新趋势。利用较低成本的姿态敏感器，来实现较高精度的姿态控制，具有很大的经济意义。

卫星在轨稳定运行期间，对日定向三轴稳定模式是卫星长期的姿控运行模式，卫星帆板对日以给蓄电池充电，保证整星能源充足。考虑到经济原因以及姿控单机布局方式等的影响，对日三轴期间可能较长时间使用双矢量(磁矢量与太阳矢量)协同MEMS陀螺定姿。由于双矢量定姿稳定度较差，飞轮转速会长期处于较大波动状态，对飞轮寿命有所损耗。

发明内容

本发明提供一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法，将双矢量定姿结果与陀螺积分定姿结果进行滤波处理，在保证定姿结果与真实姿态偏差很小的情况下，提高定姿结果的稳定度，进而降低飞轮转速波动，提高飞轮使用寿命。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于遥感卫星定姿的非线性滤波方法，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；

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。

进一步的，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。

进一步的，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：