江　丹, 邓新蒲, 吴　京, 莫邵文, 杨媛媛

(国防科学技术大学 电子科学与工程学院,湖南 长沙 410073)



几何扩展卡尔曼滤波算法在卫星姿态确定系统中的应用*

江丹, 邓新蒲, 吴京, 莫邵文, 杨媛媛

(国防科学技术大学 电子科学与工程学院,湖南 长沙 410073)

卡尔曼滤波因其良好的性能广泛应用于卫星姿态确定中。经典的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在估计姿态坐标系中表示估计误差矢量，由于没有考虑到估计姿态坐标系与真实姿态坐标系之间存在偏差，从而导致姿态估计精度下降。针对这个问题，Andrle M S通过几何变换引入误差一致性表示，在此基础上，提出了几何扩展卡尔曼滤波(GEKF)算法，将姿态误差四元数和陀螺漂移增量通过几何变换进行一致性表示，解决了估计误差矢量表示不一致的问题。本文介绍了误差一致性表示的原理，并将GEKF算法应用于含常值漂移与时间相关漂移的陀螺模型中，仿真实验表明：GEKF算法比MEKF对陀螺漂移的估计更加精确，在滤波精度上取得了明显改善。

姿态确定； 卡尔曼滤波； 误差一致性； 陀螺漂移

0　引　言

利用星敏感器和陀螺进行组合来确定卫星的姿态已经得到广泛应用，陀螺能够以较高的频率对卫星平台的三轴角速度进行测量，并通过积分得到姿态角。 但是陀螺的漂移使测量误差随时间累计，这会严重影响测量的精度。星敏感器测量精度高，没有误差累积和漂移现象，其缺陷是测量频率较低[1]。因此，将星敏感器和陀螺进行组合来确定卫星的姿态可以克服各自的缺陷，实现优势互补。……