基于UKF的恒星相机高精度姿态确定方法

发布时间：2021-02-21 01:11

　　为进一步提升姿态确定的精度和稳定性,首先分析了恒星相机和陀螺联合定姿的基本原理,然后选用误差四元数作为状态变量,推导了基于无迹卡尔曼滤波的恒星相机和陀螺联合定姿的算法.针对恒星相机、陀螺敏感器精度要求高的特点,仿真了多种精度的恒星相机数据和陀螺数据进行无迹卡尔曼滤波定姿试验,并与扩展卡尔曼滤波定姿试验结果进行了比较.试验表明无迹卡尔曼滤波定姿方法有效可靠、适用性强,可以有效提高恒星相机的姿态确定精度,三轴精度较扩展卡尔曼滤波算法提高约10%到20%. 

【文章来源】：光子学报. 2020,49(01)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

UKF横滚角定姿结果对比

UKF俯仰角定姿结果对比

由表3～5和图2～4可知，恒星相机精度一定时，随着陀螺误差的增大，UKF法定姿精度要优于EKF法定姿精度．试验一中UKF定姿算法比EKF算法俯仰角平均提高约9%，横滚角平均提高约12%，偏航角平均提高约13%；试验二中UKF定姿算法比EKF算法俯仰角精度平均提高约16%，横滚角精度平均提高约20%，偏航角精度平均提高值约21%；试验三中UKF定姿算法比EKF算法俯仰角精度平均提高约19%，横滚角精度平均提高约23%，偏航角精度平均提高约23%；随着恒星相机精度的不断提高，UKF定姿精度的优势越明显．精度提高的主要原因是UKF直接使用非线性模型进行姿态偏差估计，而EKF法定姿主要采用泰勒展开和一阶线性近似对非线性方程进行逼近，所以UKF精度要优于EKF.图3 试验3横滚角定姿结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]磁定姿近地轨道卫星EKF与UKF算法比较[J]. 杨斌,徐广涵,靳瑾,周游.  中国空间科学技术. 2012(06)
[2]我国第一颗民用三线阵立体测图卫星——资源三号测绘卫星[J]. 李德仁.  测绘学报. 2012(03)
[3]基于MRPs估计航天器姿态的IUKF算法及改进[J]. 牟忠凯,隋立芬,范澎湃,张清华.  测绘科学技术学报. 2009(04)
[4]我国无地面控制点卫星摄影测量综述[J]. 王任享.  海洋测绘. 2008(05)



本文编号：3043621