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《基于陀螺星敏感器的微小衛(wèi)星姿態(tài)確定方法研究(1)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、．。．計(jì)算機(jī)測量黧．咖200＆8·16(5)34CompukrMContro。陌麗·6·easurement＆lI丁工lp-JJJ‘．，l、l文章編號(hào)：1671—4598(2008)05—0634一03中圈分類號(hào)：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A基于陀螺／星敏感器的微小衛(wèi)星姿態(tài)確定方法研究吳廷元，劉建業(yè)，郁豐，熊智(南京航空航天大學(xué)導(dǎo)航研究中心，江蘇南京210016)摘要：在熱備份的余度配置陀螺與星敏感器的組合定姿中，典型的三軸正交陀螺與星敏感器姿態(tài)確定算法受到限制；現(xiàn)以某微小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)為對(duì)象，設(shè)計(jì)了熱備份的四陀螺系統(tǒng)與星敏感器組合定姿方法，數(shù)據(jù)處理時(shí)．利用
2、最／Ix--乘法將四陀螺測量系統(tǒng)構(gòu)建為一個(gè)虛擬三軸正交陀螺，再將虛擬陀螺與星敏感器組成卡爾曼濾波器I該方法和典型的三正交陀螺與星敏感器組合定姿結(jié)構(gòu)相同，實(shí)現(xiàn)簡單，且在一陀螺發(fā)生故障時(shí)．能在不改變?yōu)V波器結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)故障陀螺的屏蔽；仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。關(guān)鍵詞：衛(wèi)星姿態(tài)#擴(kuò)展卡爾曼濾波，最小二乘法；冗余陀螺；虛擬陀螺SatelliteAttitudeDeterminationBasedonRedundantGyroSystemandStarSensorWuTingyuan，LiuJianye，YuFeng，XiongZhi(NUAA，Nanjin
3、g210016。China)Abstract：Thispaperanalysesamethodusinggyrosandstarsensortoobtainsatelliteattitudeforaspecificsatellite．Togethighrelia—bility．thissystemusesfourgyros．Usingleastsquaretochange4gyrossystemto3virtualgyrossystem，thenuseextendkalmanfilter(EKF)tofusethedataofvirtualgyross
4、ystemandstarsensor．ThesimulationresultshowsthatthismethodcangiveUShighattitudeaccu—racy．Itstillcangethighaccuracywhenoneofthemdegrades．Keywords：satelliteattitudelextendedkalmanfilter；leastsquarelredundantgyrossystem；virtualgyrosO引言隨著航天技術(shù)的發(fā)展和空間任務(wù)的日益復(fù)雜，人們對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)確定精度和可靠性提出了越來越高的要求。采用
5、陀螺和星敏感器組合可以得到高精度姿態(tài)信息，同時(shí)為了提高系統(tǒng)可靠性，實(shí)際運(yùn)用中常采用陀螺余度配置。對(duì)于余度配置陀螺系統(tǒng)，可采用冷備份或熱備份方式口-2]。在熱備份的余度陀螺配置中，典型的三軸正交陀螺與星敏感器組合定姿方法受到限制，從而要求設(shè)計(jì)出與余度配置陀螺系統(tǒng)相適應(yīng)的姿態(tài)確定方法。本文針對(duì)某微小衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)進(jìn)行分析。該系統(tǒng)采用四陀螺配置，在對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)時(shí)，利用最小二乘法將四陀螺系統(tǒng)構(gòu)建成三軸虛擬陀螺系統(tǒng)，再將虛擬陀螺與星敏感器組合進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)。該方法結(jié)構(gòu)簡單，和常規(guī)的三正交陀螺與星敏感器組合定姿結(jié)構(gòu)相同。仿真結(jié)果表明，該方法能成功實(shí)現(xiàn)陀螺和星
6、敏感器信息融合，達(dá)到高精度姿態(tài)要求，且在其中某一陀螺出現(xiàn)故障時(shí)，在不改變?yōu)V波器結(jié)構(gòu)的情況下能有效實(shí)現(xiàn)姿態(tài)確定系統(tǒng)的重構(gòu)。1陀螺與星敏感器測量模型在衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)中，陀螺輸出可以提供高精度的衛(wèi)星三軸角速度．經(jīng)積分后可以獲得連續(xù)姿態(tài)，但其存在漂移，星敏感器可以輸出高精度姿態(tài)，但不能提供連續(xù)的姿態(tài)信息，陀螺與星敏感器的有效組合可以克服各自的缺點(diǎn)，最終得到高精度的連續(xù)的姿態(tài)。收稿日期：2007—07—26：修回日期：2007—09—04。作者簡介：吳廷元(1983一)．男．四川遂寧人，碩士生．主要從事微小衛(wèi)星姿態(tài)確定技術(shù)方向的研究。劉建業(yè)(1957一)，男，
7、教授，博士生導(dǎo)師。主要從事慣性技術(shù)、衛(wèi)星定位、組合導(dǎo)航系統(tǒng)等方向的研究．中華測控網(wǎng)chinamca．corn陀螺測量誤差主要包括漂移和測量噪聲，一般采用如圖1所示的測量模型腳，陀螺漂移建立為由自噪聲驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)游走。％圖1陀螺測量模型其中，魄為陀螺輸出角速度，m為真實(shí)角速度，6為陀螺漂移，由一白噪聲驅(qū)動(dòng)，b(0)為陀螺初始常值偏差，毗為陀螺測量噪聲，"lOb為陀螺漂移驅(qū)動(dòng)噪聲，毗，砒皆為高斯白噪聲。其測量模型可用公式(1)表示。f=+6h㈣星敏感器直接輸出三軸姿態(tài)角：匠卜豳+醫(yī)](2)式中，9，0，審分別為滾動(dòng)角、俯仰角和偏航角。2虛擬陀螺組件構(gòu)造陀螺采
8、取三正交一斜裝的方式，正交陀螺沿三軸安裝，斜裝陀螺與三軸夾角相等，夾角為0，由四陀螺得到一虛擬
