蒲 辉,辛长范,王瑞华,陈 铭

(1.中北大学,山西 太原 030051；2.晋西工业集团有限责任公司，山西 太原 030051)

对于空间飞行器姿态的确定,现在已经开发出了多种根据矢量观测的方法。最早和最简单的方法是TRIAD算法,最初由Black创建[1],Bar-Itzhack和Harman提出了TRIAD算法的最优解[2],后来被Shuster证实[3]。然而,TRIAD算法利用两个非平行矢量确定载体的三轴姿态,且存在对主矢量敏感,不能利用第3根矢量的测量信息等缺点,因此,它的准确性是有限的,不能利用额外的观测矢量来减少总姿态估计误差。黎湧提出一种改进的TRIAD算法,克服了主矢量敏感的问题[4],陈浩为了提高飞行器姿态测量精度和简化姿态确定的复杂性,提出了一种基于加权矢量和的TRIAD飞行器姿态确定算法[5]。

Wahba提出了使用任意数量的观测向量的一般姿态估计问题[6],解决Wahba问题的算法分为两类,第一类是求解表示姿态矩阵的四元数,Davenport为求解飞行器姿态提出了q方法[7],夏家和运用q方法有效解决了捷联惯导的动态粗对准问题[8],高薪验证了四元数估计对准算法姿态角误差的收敛速度优于双矢量定姿对准算法[9],徐晓苏针对直接构建量测模型导致收敛速度慢的问题,提出一种基于最优四元数估计法构造K矩阵原理的改进算法[10],谭彩铭基于几何原理提出了在给定不完整双矢量观测信息时的最简姿态确定算法[11];第二类是直接求解姿态矩阵,Farrell和Stuelpnagel提出了奇异值分解SVD算法[12],何颖应用奇异值分解导数的计算公式提出一种在变量投影框架下的多点透视问题求解算法[13],严恭敏针对姿态确定的Wahba问题,证明了姿态矩阵的奇异值分解SVD算法与三种四元数特征向量求解QUEST算法之间的等价性,给出了一种快速奇异值分解算法[14]。……