采样Kalman滤波器在天文卫星定姿滤波中的应用

扩展Kalman滤波器(EKF)广泛地应用于卫星定姿问题,但它设计困难,且有发散性问题。该文应用一种采样变换(unscentedtransform,UT)设计了新的姿态确定滤波器UKF(unscentedKalmanfilter)。仿真对比结果表明,UKF滤波器定姿精度好于0.003°。其收敛速度大大高于EKF滤波器。而状态估计精度与EKF相当,方差估计优于EKF,且数值稳定性好。因此该滤波器可用于卫星快速机动过程的定姿。     

星敏感器参数分析与自主校正

星敏感器焦距和主光轴偏心等参数对整个系统产生较大的影响。该文定量地分析了星敏感器星点坐标处理精度、主光轴位置和焦距误差对星图识别的影响,利用观星实验设计了一种自主进行参数校正的方法并给出了设计原则。对APS CM O S星敏感器进行了参数校正,并利用校正后的参数进行观星实验,星图识别成功率达到100%。理论分析和实验结果表明,该方法可用于星敏感器的系统设计和参数的自主校正。     

卫星姿态角速度的高增益观测器

在卫星姿控任务中,经常需要估计卫星姿态角速度。常用方法有导数法和估计法。该文提出了一种新的高增益角速度观测器。基于Lyapunov分析,给出了它在有观测噪声下的精度上界。分析了其精度和增益的关系,确立了增益选择的原则。相比其他方法,该观测器的稳定性和精度有理论保证,计算简便,无需参数调整。仿真表明,观测精度优于0.003(°)/s,将其结果用于反馈,能够恢复状态反馈的系统轨迹和性能。该高增益角速度观测器将在卫星姿控任务中得到广泛应用。