一种星敏感器/陀螺组合卫星姿态确定算法

周竹青，李星秀，吴盘龙

(南京理工大学 a.自动化学院；b.理学院，南京 210094)

1 引言

遥感卫星是观测地表覆盖和自然现象的一个重要手段，随着对地观测技术的发展，在无地面控制条件下，卫星遥感对地观测定位精度要求越来越高。高精度的姿态信息是测绘卫星高精度定位，特别是无地面控制下定位的重要前提[1-2]。高精度测绘卫星的自主定姿可以采用星敏感器/陀螺组合定姿方案，因为陀螺能够连续输出角速度，实时性好，但是陀螺存在漂移；而星敏感器可以获得高精度的姿态信息，但是它的工作频率较低。星敏感器/陀螺组合定姿方案用星敏感器获得的高精度的姿态信息来补偿陀螺漂移量，实现互补，获得高精度的卫星姿态[3]，为测绘卫星定位精度的提高打下基础。

姿态确定方法分为两类，一类是确定性方法，另一类是状态估计方法。确定性方法就是根据一组矢量观测值求出卫星的姿态，有TRIAD、q-方法、QUEST法等，其中QUEST算法与其他算法相比，兼具鲁棒性和快速性[4-6]。确定性方法结构简单清晰，但是无法考虑测量过程和模型中的各种误差，而且只能处理星敏感器这类输出观测矢量敏感器输出的数据，无法处理陀螺数据。状态估计算法就是通过建立状态量的状态方程和测量方程，应用估计算法，根据观测量估计出状态量，估计算法有扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波、容积卡尔曼滤波等[7-9]。非线性滤波算法可以抑制观测误差对定姿精度的影响。……