采用自适应无迹卡尔曼滤波的卫星姿态确定 被引量：14

1

作者 肖磊 王绍举 +1 位作者 常琳 周美丽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期637-645,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 卫星姿态确定 自适应滤波 误差四元数 鲁棒性

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星敏感器低频误差在轨校准方法研究 被引量：12

2

作者 熊凯 宗红 汤亮 《空间控制技术与应用》 2014年第3期8-13,共6页

研究星敏感器低频误差在轨校准问题.星敏感器低频误差主要由周期性的空间热环境变化造成,会对卫星姿态确定精度造成显著影响.针对这一问题,提出一种星敏感器低频误差校准新方法,通过扩维卡尔曼滤波同时估计卫星姿态和低频误差参数.研究... 研究星敏感器低频误差在轨校准问题.星敏感器低频误差主要由周期性的空间热环境变化造成,会对卫星姿态确定精度造成显著影响.针对这一问题,提出一种星敏感器低频误差校准新方法,通过扩维卡尔曼滤波同时估计卫星姿态和低频误差参数.研究表明,采用所提低频误差校准方法能够显著提高姿态确定系统的性能.基于在轨卫星上的星敏感器遥测数据建立了用于数学仿真的星敏感器低频误差模型,数学仿真结果验证了低频误差校准方法的有效性. 展开更多

关键词 卫星姿态确定 扩维卡尔曼滤波 低频误差

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星敏感器慢变误差校准方法研究 被引量：5

3

作者 徐樱 吴德安 +2 位作者 汪礼成 刘德庆 谢任远 《上海航天》 2016年第4期63-69,共7页

对星敏感器慢变误差(LFE)校准方法进行了研究。根据星敏LFE主要是源于周期性的空间热环境变化的机理,将星敏的LFE作为周期信号,用傅里叶级数表述。用最小二乘法估算陀螺常值漂移中的周期量,再由常值漂移估计辨识出星敏LFE的参数,确定LF... 对星敏感器慢变误差(LFE)校准方法进行了研究。根据星敏LFE主要是源于周期性的空间热环境变化的机理,将星敏的LFE作为周期信号,用傅里叶级数表述。用最小二乘法估算陀螺常值漂移中的周期量,再由常值漂移估计辨识出星敏LFE的参数,确定LFE傅里叶级数中正弦和余弦函数的振幅。根据傅里叶级数形式的LFE模型和估得的LFE参数,模拟产生LFE的表达式,对星敏的输出进行补偿校正。给出了星敏LFE的辨识过程。研究表明:星敏LFE补偿后,改善了姿态估计精度和陀螺常值漂移估计准确度,显著提高姿态确定系统的性能。 展开更多

关键词 卫星姿态确定 星敏感器 慢变误差 周期性 空间热环境 校准 陀螺常值漂移 最小二乘法

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基于北斗差分定位的炮载惯导外场标定 被引量：4

4

作者 王志伟 秦俊奇 +2 位作者 狄长春 石志勇 王风杰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期314-319,共6页

针对炮载惯导设备在外场标定过程中依赖固定基准点的问题,提出了一种基于卫星差分定位的误差标定新方法。该方法将北斗天线的安装误差、惯性器件的失准角以及安装误差等角度误差统一归为非对准误差。首先利用北斗测姿技术提供姿态基准,... 针对炮载惯导设备在外场标定过程中依赖固定基准点的问题,提出了一种基于卫星差分定位的误差标定新方法。该方法将北斗天线的安装误差、惯性器件的失准角以及安装误差等角度误差统一归为非对准误差。首先利用北斗测姿技术提供姿态基准,粗标出上述误差;精标阶段采用卫星差分技术来提供高精度位置信息,完成误差角的精确标定。多组标定结果与传统工厂标定方法结果相差均在0.3mil以内,达到了较高的精度。该方法不仅回避了对固定基准点的依赖,而且避免了滤波带来的繁琐过程,即能保证长时导航的精度,又提高了标定的实时性。 展开更多

关键词 北斗二代 差分定位 卫星测姿 捷联惯导 安装误差角

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基于多敏感器卫星姿态确定系统故障检测方法研究 被引量：4

5

作者 彭蓉 秦永元 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期487-491,共5页

针对无陀螺配置情况下由星敏感器、数字式太阳敏感器和数字式地球敏感器构成的卫星姿态确定系统,采用分散化滤波器进行信息融合,得到星体角速度的估计值。在此基础上,设计基于残差加权平方和的故障检测方法,并与常用的状态卡方检测法进... 针对无陀螺配置情况下由星敏感器、数字式太阳敏感器和数字式地球敏感器构成的卫星姿态确定系统,采用分散化滤波器进行信息融合,得到星体角速度的估计值。在此基础上,设计基于残差加权平方和的故障检测方法,并与常用的状态卡方检测法进行仿真比较。仿真结果表明,残差加权平方和检测法能更有效地对卫星定姿所用的多传感器发生的突变和缓变故障进行检测与隔离。 展开更多

关键词 卫星姿态确定 故障检测 残差加权平方和 多传感器 无陀螺

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卫星高精度相对姿态确定技术 被引量：3

6

作者 张春青 王淑一 陈超 《空间控制技术与应用》 2014年第3期19-24,共6页

高分辨率遥感卫星姿态事后处理精度的典型指标要求为2.4″(3σ).受星敏感器低频误差影响,常规的星敏感器/陀螺组合定姿方法的姿态确定精度难以实现上述指标要求.考虑到陀螺短期测量精度高的特性,提出了一种基于陀螺测量信息的相对姿态... 高分辨率遥感卫星姿态事后处理精度的典型指标要求为2.4″(3σ).受星敏感器低频误差影响,常规的星敏感器/陀螺组合定姿方法的姿态确定精度难以实现上述指标要求.考虑到陀螺短期测量精度高的特性,提出了一种基于陀螺测量信息的相对姿态确定方案.利用陀螺信息确定各时刻相对于起始时刻的相对姿态,起始时刻的绝对姿态精度由地面高精度标定等手段保证.采用该方案可以在一定时间内实现高精度的姿态确定精度.给出了针对该方案的理论分析、数学仿真以及物理仿真试验结果. 展开更多

关键词 卫星姿态确定 姿态角度增量 速率陀螺 精度

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一种基于卫星单天线的弹体伪姿态测量新方法 被引量：2

7

作者 李耀军 李喜民 +1 位作者 潘泉 程晓冉 《火控雷达技术》 2019年第3期7-12,31,共7页

创新性地提出了智能弹药平台卫星导航伪姿态测量方法。作为惯性导航或地磁传感器弹姿测量的补充与备份;基于运动学原理,在不引入惯性测量单元和磁强计的情况下,利用传统卫星导航接收机测量的速度信息,在弹体飞行攻角和侧滑角较小的情况... 创新性地提出了智能弹药平台卫星导航伪姿态测量方法。作为惯性导航或地磁传感器弹姿测量的补充与备份;基于运动学原理,在不引入惯性测量单元和磁强计的情况下,利用传统卫星导航接收机测量的速度信息,在弹体飞行攻角和侧滑角较小的情况下,实现了弹体三维伪姿态运动学建模与解算;通过坐标变换将伪姿态变换为惯性系坐标,其精度指标满足实际制导需求。 展开更多

关键词 智能弹药 精确制导 卫星导航 卫星测姿 伪姿态测量

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利用迭代加权模糊度函数法的单历元模糊度固定 被引量：2

8

作者 高迪 何文涛 蔺晓龙 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2019年第11期56-59,125,共5页

为提高全球导航卫星系统GNSS在复杂环境下的定向成功率,将迭代加权的思想与模糊度函数法(AFM)相结合,提出迭代加权模糊度函数法(IWAFW)。基于AFM算法,通过设计新的适应度函数,利用残差计算权重,实现对不同卫星信号权重的自动调节,并结... 为提高全球导航卫星系统GNSS在复杂环境下的定向成功率,将迭代加权的思想与模糊度函数法(AFM)相结合,提出迭代加权模糊度函数法(IWAFW)。基于AFM算法,通过设计新的适应度函数,利用残差计算权重,实现对不同卫星信号权重的自动调节,并结合惯性传感器给出的姿态信息,压缩搜索空间,降低计算量。通过实测试验验证,在复杂环境中,相比于AFM和带基线长度约束的最小二乘模糊度去相关算法(CLAMBDA),该算法能够有效提高模糊度固定成功率。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统 卫星定向 模糊度固定 模糊度函数法 迭代加权

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无陀螺姿态估计方法仿真分析 被引量：1

9

作者 沈莹 曲友阳 +1 位作者 范林东 戴路 《导航定位学报》 CSCD 2022年第5期62-67,共6页

针对不使用陀螺或陀螺失效情况下卫星姿态确定的问题,提出了用滤波估计的方法构造一个“伪陀螺”进行姿态确定的方法。以星敏测量信息和飞轮转速信息为输入量,以偏差四元数、偏差角速度、偏差干扰力矩为状态变量设计了误差姿态估计方程... 针对不使用陀螺或陀螺失效情况下卫星姿态确定的问题,提出了用滤波估计的方法构造一个“伪陀螺”进行姿态确定的方法。以星敏测量信息和飞轮转速信息为输入量,以偏差四元数、偏差角速度、偏差干扰力矩为状态变量设计了误差姿态估计方程,结合扩展卡尔曼滤波实现了高精度的无陀螺姿态确定。通过仿真验证了该方法的有效性。在此基础上分析了影响姿态估计精度的各个因素。结果表明,飞轮安装误差、星体转动惯量误差主要影响动态跟踪过程;星敏噪声、飞轮噪声影响稳态过程,尤其飞轮对估计精度的影响大,无陀螺姿态估计方法可以在卫星上应用,但要严格控制飞轮指标。 展开更多

关键词 无陀螺 卫星姿态确定 星敏 飞轮 卡尔曼滤波

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星相数据的姿态确定 被引量：1

10

作者 郭兆曾 段永利 +1 位作者 陆云祥 朱之扑 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第1期91-98,共8页

本文给出了利用卫星拍摄的星相数据计算卫星姿态的数学关系式和计算方法。经实际使用证明这种方法是正确的。

关键词 星相数据 恣态控制 卫星

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范数有界的鲁棒卫星姿态估计方法 被引量：1

11

作者 赵琳 邱海洋 郝勇 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期43-47,共5页

针对现有卫星姿态鲁棒滤波器中计算量大、时变系统估计效果不理想的问题,将范数有界鲁棒滤波器应用于卫星姿态估计系统中.该方法将一部分系统模型误差视为系统的不确定度,降低了系统的建模难度.通过欧几里德范数确定状态的不确定度上界... 针对现有卫星姿态鲁棒滤波器中计算量大、时变系统估计效果不理想的问题,将范数有界鲁棒滤波器应用于卫星姿态估计系统中.该方法将一部分系统模型误差视为系统的不确定度,降低了系统的建模难度.通过欧几里德范数确定状态的不确定度上界,对系统进行误差有界的鲁棒估计,保证了估计精度.仿真结果表明:在假设的不准确条件下,该鲁棒滤波器展现了良好的鲁棒性,其估计性能比传统扩展卡尔曼滤波(EKF)方法在三轴的估计精度(RMS)方面分别提高了11.21%,17.97%和38.13%. 展开更多

关键词 鲁棒滤波估计 卫星姿态确定 范数有界 黎卡迪方程 卡尔曼滤波

原文传递

复杂环境下卫星姿态确定技术 被引量：1

12

作者 韩秀萍 姚璐 韩思雨 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2012年第A01期199-202,共4页

在未知扰动噪声分布和强度先验信息前提下,提出了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)状态估计的星敏感器和陀螺仪组合的高精度卫星姿态确定方法。设计了基于自回归(AR)模型的扰动噪声的建立方法,进而推导星敏感器与陀螺仪组合定姿的测量方程和过... 在未知扰动噪声分布和强度先验信息前提下,提出了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)状态估计的星敏感器和陀螺仪组合的高精度卫星姿态确定方法。设计了基于自回归(AR)模型的扰动噪声的建立方法,进而推导星敏感器与陀螺仪组合定姿的测量方程和过程方程,最终采用交互式多模型(IMM)定姿方法自适应调整模型集中不同噪声水平的概率以"高斯和"形式逼近未知的真实噪声,实现卫星高精度定姿。实验结果表明,IMM定姿精度优于单个模型定姿结果,并且具有较强的鲁棒性,能够为实际工程应用提供参考价值。 展开更多

关键词 卫星定姿 扰动噪声 自回归模型 无迹卡尔曼滤波

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基于神经网络信息融合技术的卫星定姿算法

13

作者 蔡琳 陈家斌 +2 位作者 吕少麟 丁露 宋春雷 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2009年第2期36-39,42,共5页

姿态确定系统是卫星姿态控制系统中的重要组成部分,卫星姿态确定的精度直接影响卫星控制精度。为得到高姿态精度,针对由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit)、红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态确定系统,分别采用BP网络算法和... 姿态确定系统是卫星姿态控制系统中的重要组成部分,卫星姿态确定的精度直接影响卫星控制精度。为得到高姿态精度,针对由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit)、红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态确定系统,分别采用BP网络算法和径向基(RBF)网络算法对不同的姿态敏感器的输出数据进行融合,并用STK(Satellite Tool Kit)数据进行了仿真。仿真分析结果表明这两种学习算法均可以提高卫星定姿精度,相对而言,RBF网络无论是精度上还是收敛速度上均优于BP网络。 展开更多

关键词 神经网络 信息融合 卫星姿态确定 姿态敏感器

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无陀螺卫星姿态确定系统的分散化滤波器设计

14

作者 周文君 秦永元 顾冬晴 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第S2期279-282,共4页

针对无陀螺配置的情况下由星敏感器、数字式太阳敏感器和红外地平仪构成的卫星姿态确定系统,提出采用分散化滤波器进行信息融合。设计了多敏感器信息融合的分散化滤波器结构和算法,推导了各个子系统的状态方程和量测方程。仿真分析结果... 针对无陀螺配置的情况下由星敏感器、数字式太阳敏感器和红外地平仪构成的卫星姿态确定系统,提出采用分散化滤波器进行信息融合。设计了多敏感器信息融合的分散化滤波器结构和算法,推导了各个子系统的状态方程和量测方程。仿真分析结果表明,在无陀螺配置的情况下采用分散化滤波器对多敏感器卫星姿态确定系统进行信息融合,能够以较小的计算量实现高精度的信息融合。 展开更多

关键词 分散化滤波器 卫星姿态确定 信息融合 无陀螺配置

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天文学在卫星技术中的应用

15

作者 海峰 袁家虎 毛羽国 《光电工程》 CAS CSCD 1999年第S1期70-74,共5页

天文学在卫星技术中的应用越来越广泛．针对卫星目标识别技术，本文详细探讨了该项技术的最一般问题：坐标系的转换和星对的角距，并概述其实现方法以及试验结果分析，通过实验证明了该方法在卫星的空中定态技术中是很有效的。

关键词 目标识别 卫星 卫星定态 角距 星体识别

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基于强跟踪的平方根 UKF 的卫星姿态确定算法 被引量：6

16

作者 王松艳 李敏 +2 位作者 张迎春 祝宝龙 李化义 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期111-118,共8页

针对受不确定性干扰的影响卫星姿态确定系统,SRUKF存在跟踪能力弱、估计精度低和鲁棒性差等问题,本文根据强跟踪滤波(STF)原理,提出了一种改进的强跟踪平方根UKF算法。该方法中,采用基于等价变化的方法来计算自适应渐消因子,避免了Jacob... 针对受不确定性干扰的影响卫星姿态确定系统,SRUKF存在跟踪能力弱、估计精度低和鲁棒性差等问题,本文根据强跟踪滤波(STF)原理,提出了一种改进的强跟踪平方根UKF算法。该方法中,采用基于等价变化的方法来计算自适应渐消因子,避免了Jacobian矩阵的计算;引入两个多重自适应渐消因子矩阵,保证了协方差矩阵的对称性;利用改进的平方根分解方法,改善了滤波器的稳定性。实验仿真结果表明,相对于SRUKF和STF,本文提出的强跟踪平方根UKF具有更好的稳定性、鲁棒性和对突变状态的跟踪能力。 展开更多

关键词 四元数 QR分解 卫星姿态确定系统

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基于神经网络专家系统的卫星姿态确定系统故障诊断 被引量：5

17

作者 蔡琳 陈家斌 +1 位作者 黄远灿 徐建华 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A02期181-184,共4页

介绍了一种基于人工神经网络与专家系统相结合的智能故障诊断系统,将专家系统与神经网络结合运用取长补短,发挥各自的优势.给出了系统的结构组成,并具体描述了神经网络专家系统的工作原理.采用的RBF网络有效地克服了BP网络收敛速度慢,... 介绍了一种基于人工神经网络与专家系统相结合的智能故障诊断系统,将专家系统与神经网络结合运用取长补短,发挥各自的优势.给出了系统的结构组成,并具体描述了神经网络专家系统的工作原理.采用的RBF网络有效地克服了BP网络收敛速度慢,且易陷入局部极小的缺陷.同时利用神经网络的并行处理功能,有效地解决了传统专家系统的推理复杂、时间冗余等缺点.仿真结果证明了该方法应用于卫星姿态确定系统的故障诊断是有效的. 展开更多

关键词 故障诊断 专家系统 神经网络 卫星姿态确定系统

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用于无陀螺卫星姿态确定的预测UKF算法 被引量：4

18

作者 廖鹤 王本利 曹正礼 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期687-692,共6页

为了降低卫星姿态动力学模型误差和初始姿态误差对无陀螺卫星姿态确定的影响,提出了一种预测无迹卡尔曼滤波(UKF)算法。该算法利用预测滤波中的泰勒级数展开方法对未知的卫星姿态动力学模型误差进行估计,然后将其带入UKF中实现无陀螺卫... 为了降低卫星姿态动力学模型误差和初始姿态误差对无陀螺卫星姿态确定的影响,提出了一种预测无迹卡尔曼滤波(UKF)算法。该算法利用预测滤波中的泰勒级数展开方法对未知的卫星姿态动力学模型误差进行估计,然后将其带入UKF中实现无陀螺卫星姿态确定。用三维偏差四元数代替四元数作为状态变量,避免了估计过程四元数单位约束性被破坏的现象。仿真结果表明,当较大的卫星姿态动力学模型误差和初始姿态误差同时存在时,该算法仍能精确地实现卫星姿态确定。 展开更多

关键词 模型误差 初始姿态误差 无陀螺卫星姿态确定 预测无迹卡尔曼滤波 单位约束性

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改进的Sage-Husa滤波及在卫星姿态估计中的应用 被引量：3

19

作者 明星 邱红专 《上海航天》 2012年第6期21-25,共5页

基于极大后验估计原理,提出了一种改进的噪声估计器,以实现对噪声均值和方差的在线估计,抑制滤波器发散。对自适应扩展卡尔曼滤波算法在卫星姿态确定系统中的应用进行了仿真。结果表明新算法滤波精度优于扩展卡尔曼滤波(EKF),与Sage-Hus... 基于极大后验估计原理,提出了一种改进的噪声估计器,以实现对噪声均值和方差的在线估计,抑制滤波器发散。对自适应扩展卡尔曼滤波算法在卫星姿态确定系统中的应用进行了仿真。结果表明新算法滤波精度优于扩展卡尔曼滤波(EKF),与Sage-Husa自适应滤波算法相比,可阻止滤波器发散,提高系统滤波精度。 展开更多

关键词 Sage—Husa自适应滤波 噪声估计器 非线性滤波 卫星姿态确定系统

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卫星姿态确定系统的故障可诊断性分析方法 被引量：3

20

作者 李文博 王大轶 刘成瑞 《航天控制》 CSCD 北大核心 2014年第6期50-56,共7页

提出一种适用于线性系统的故障可诊断性分析方法,并将其应用于卫星姿态确定系统,从而实现在地面设计阶段提高系统故障诊断能力的目标。为有效解决K-L散度应用于卫星姿态确定系统故障可诊断性分析中存在的问题,基于方向相似度原理设计新... 提出一种适用于线性系统的故障可诊断性分析方法,并将其应用于卫星姿态确定系统,从而实现在地面设计阶段提高系统故障诊断能力的目标。为有效解决K-L散度应用于卫星姿态确定系统故障可诊断性分析中存在的问题,基于方向相似度原理设计新的可检测性和可隔离性量化分析方法。通过数学仿真,验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 卫星姿态确定系统 可检测性分析 可隔离性分析

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