采用自适应无迹卡尔曼滤波的卫星姿态确定

• 作者: 肖磊 王绍举 常琳 周美丽
• 来源期刊: 光学精密工程
• 关键词: 卫星姿态确定 自适应滤波 误差四元数 鲁棒性
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 637-645
• 页数: 9页
• 分类号: V448.21
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/OPE.20212903.0637

摘要

针对现有算法卫星姿态确定中模型参数估计不准确,系统存在外界干扰下稳定性差和跟踪精度不足的问题,提出一种自适应无迹卡尔曼滤波算法,对卫星三轴姿态进行估计.首先分析了陀螺和星敏组合定姿的工作原理,然后推导了以误差四元数为状态变量的卫星姿态运动学方程.滤波过程中,该算法引入自适应矩阵,对量测噪声协方差矩阵进行调整;依据滤波发散判别准则,对系统噪声协方差矩阵进行自适应修正,抑制滤波过程中可能的发散情形,获得了良好的自适应性能.实验结果表明,在参数估计不准确时,自适应无迹卡尔曼滤波相比鲁棒自适应UKF算法,三轴估计精度的均方根误差(RMSE)分别提升了 30.0％,34.1％,22.4％.该算法基本满足卫星姿态确定的高精度、强鲁棒性等要求.