张 健，孙兆伟

（哈尔滨工业大学卫星技术研究所，150001 哈尔滨）

粒子滤波在卫星姿态确定中的应用

张 健，孙兆伟

（哈尔滨工业大学卫星技术研究所，150001 哈尔滨）

为了验证以星敏感器和速率陀螺作为卫星测量元件时，粒子滤波算法在姿态确定中的有效性.采用修正的罗德里格参数作为姿态参数建立了有陀螺和无陀螺两种模式下的系统状态方程和测量方程，并利用粒子滤波(PF)算法进行了姿态估计.和扩展的卡尔曼滤波(EKF)算法进行比较，仿真结果表明:PF算法在小初始估计误差下能够收敛，且具有和EKF相当的精度.大初始估计误差时，EKF算法不能收敛而PF算法仍能收敛.最后验证了PF算法在无陀螺模式下进行姿态确定的有效性.

粒子滤波;姿态确定;星敏感器;速率陀螺

卫星姿态确定系统作为控制的前提，其精度直接影响到姿态控制的质量.目前，EKF算法作为非线性滤波的经典算法，在卫星姿态确定中被广泛的应用.然而，EKF算法需要对非线性的状态方程和测量方程进行线性化，并需要计算雅克比行列式，计算复杂鲁棒性低.粒子滤波算法是基于贝叶斯最优估计理论和蒙特卡洛积分原理来对状态的后验概率密度函数进行近似，能够克服EKF 的缺点［1－3］.程杨等［4］利用粒子滤波算法，结合修正的罗德里格参数对卫星姿态进行估计，克服了四元数用于姿态估计时需要满足四元数归一化的约束问题，引入变化的协方差矩阵，克服了由于观测误差很小引……