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1、第30卷2013年第4期上海AEROSPACE航天SHANGHAI79文章編號(hào)：1006—1630(2013)04一0079—07螢火一號(hào)火星探測(cè)器MEMS陀螺姿態(tài)確定技術(shù)袁彥紅1，尹海寧1，范蕾懿1，張巧云2(1．上海航天控制技術(shù)研究所，上海200233；2．中國電子科技集團(tuán)公司第26研究所，重慶400060)摘要：對(duì)螢火一號(hào)(YH一1)火星探測(cè)器姿態(tài)控制分系統(tǒng)中石英微電磁系統(tǒng)(MEMS)陀螺的應(yīng)用進(jìn)行了研究。對(duì)MEMS陀螺進(jìn)行了溫漂標(biāo)定試驗(yàn)和年漂測(cè)試專項(xiàng)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)MEMS陀螺進(jìn)行建模，用高低溫零位在軌標(biāo)定算法對(duì)MEMS陀螺零住進(jìn)行一次修正，再用星敏感器和陀螺聯(lián)合定姿算法對(duì)
2、高低溫零位標(biāo)定殘差進(jìn)行二次在軌修正。數(shù)學(xué)仿真結(jié)果表明：高低溫在軌修正算法爭(zhēng)卡爾曼濾波算法有效，提高了石英MEMS陀螺的測(cè)量精度。關(guān)鍵詞：YH—l火星探測(cè)器；姿態(tài)確定；石英MEMS陀螺；卡爾曼濾波中圖分類號(hào)：V241．59文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AYH-1MarsProbeMEMSGyroAttitudeDeterminationTechnologyYUANYan-hon91，YINHai—nin91，F(xiàn)ANLei—yil，ZHANGQiao—yun2(1．ShanghaiInstitute9fSpaceflightContr01Technology，Shanghai200233，China；2．C
3、hinaElectronicsTechnologyGroupCorporation26thResearchInstitute，Chongqing400060，China)Abstnct：TheapplicationofthequartzMEMSgyrousedintheattitudecontrolsubsystemofYH一1Marsprobewasstudiedinthispaper．ThetemperatureshiftcaIibrationandyearsbiastestofthegyroweredone．Themodelingofthegyrowasestabllshedac
4、cordingtothetestresults．ThefirstnuUcorrectionofthegyrowasmadebytheon—orbitcalibrationalgorithmofhigh—lowtemperaturenuU．Thesecondon—orbitcorrectionofthehigh．10wtemperaturenullcallbrationresidualerrorofthegyrowasupdatedbythestarsensorandgyrojointattitudedeterminationalgorithm．Thesimulationresultss
5、howedthattheon—orbitcalibrationalgorithmofhigh—lowtemperatureandKalmanfilterwereeffective，whichimprovedthemeasurementaccuracyofthegyro．Keywords：YH一1Marsprobe；Attitudedetermination；QuartzMEMSgyro；KalmanfilterO引言與傳統(tǒng)機(jī)電類陀螺和光電類陀螺相比，石英MEMS陀螺無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件具外形尺寸小、質(zhì)量輕、功耗低、壽命長、啟動(dòng)快、成本低、抗高沖擊性強(qiáng)、可靠性高和易于數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)口]。但其測(cè)量
6、精度低，主要是MEMS陀螺零位隨溫度變化(溫漂)和MEMS陀螺零位隨時(shí)間變化(年漂)，此兩個(gè)缺陷限制了其在探測(cè)器上的應(yīng)用。陀螺長時(shí)間在軌巡航段飛行后，因存在年漂，地面預(yù)先標(biāo)定的陀螺常值漂移和經(jīng)高低溫溫漂修正后仍會(huì)存在修正殘差，可采用收稿日期：2012一09—25作者簡(jiǎn)介：袁彥紅(1982一)，男，工程師，主要從事衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)研究。星敏感器+陀螺聯(lián)合卡爾曼濾波算法對(duì)零位修正殘差進(jìn)行實(shí)時(shí)在軌修正[2]。為滿足YH一1火星探測(cè)器對(duì)重量、功耗的嚴(yán)格要求，同時(shí)克服MEMS陀螺測(cè)量精度問題，本文對(duì)陀螺高低溫零位標(biāo)定、年漂測(cè)試專項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果設(shè)計(jì)了高低溫零位在軌修正算法。1
7、石英MEMS陀螺基本原理YH一1火星探測(cè)器姿態(tài)使用了石英音叉MEMS陀螺，這是一種基于振動(dòng)原理的新型固態(tài)陀螺，其結(jié)構(gòu)如圖1所示[34]。主要參數(shù)為：零偏
