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基于Unscented四元数粒子滤波的 微小卫星姿态估计

王晨 房建成

王晨, 房建成. 基于Unscented四元数粒子滤波的 微小卫星姿态估计[J]. 北京航空航天大学学报, 2007, 33(05): 552-556.
引用本文: 王晨, 房建成. 基于Unscented四元数粒子滤波的 微小卫星姿态估计[J]. 北京航空航天大学学报, 2007, 33(05): 552-556.
Wang Chen, Fang Jiancheng. Unscented quaternion particle filter application in micro-satellite estimating attitude[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2007, 33(05): 552-556. (in Chinese)
Citation: Wang Chen, Fang Jiancheng. Unscented quaternion particle filter application in micro-satellite estimating attitude[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2007, 33(05): 552-556. (in Chinese)

基于Unscented四元数粒子滤波的 微小卫星姿态估计

基金项目: 新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-04-0162); 国家863计划 资助项目(2005AA738011)
详细信息
  • 中图分类号: V 448.22

Unscented quaternion particle filter application in micro-satellite estimating attitude

  • 摘要: 针对基于微小卫星姿态确定系统精度低和噪声存在非高斯分布的情况,研究了适用于该定姿系统的Unscented粒子滤波(UPF,Unscented Particle Filter)算法.UPF方法结合了Unscented卡尔曼滤波(UKF,Unscented Kalman Filter) 与粒子滤波(PF,Particle Filter)的特点,用UKF得到PF的重要采样函数,从而克服了PF没有考虑最新量测信息、 扩展卡尔曼滤波(EKF,Extended Kalman Filter)和UKF只能应用到噪声为高斯分布的不足.以MEMS(Micro Electronic Mechanical System)陀螺和CMOS APS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Active Pixel Sensors)星敏感器为姿态敏感器件,将UPF与基于误差四元数的卫星姿态运动学方程结合,构建了UPF定姿滤波器,并用MEMS陀螺采集的随机噪声数据进行了半物理仿真,对其特性进行了分析与比较.仿真比较结果表明:在敏感器精度较差并且系统噪声非高斯分布的情况下,这种基于UPF的姿态估计方法在计算粒子数目相对于PF较少的情况下,可以取得比UKF更好的滤波精度,从而有效地提高了定姿性能.

     

  • [1] Nordlund P J,Gustafsson F.Sequential Monte Carlo filtering techniques applied to integrated navigation systems Proceeding of the American Control Conference。 Arlington:, 2001:4375-4380 [2] Miodrag B P. New resampling algorithms for particle filters 2003 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, 2003, 2:589-592 [3] 章仁为.卫星轨道姿态动力学与控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998:214-222 Zhang Renwei. Orbital and attitude dynamics and control of satellite[M]. Beijing:Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press, 1998:214-222(in Chinese) [4] Merwe R, Doucet A, Freitas N, et al.The Unscented particle filter .Technical Report CUED/F-INFENG/TR380, Cambridge University Engineering Department, 2000
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出版历程
  • 收稿日期:  2006-07-04
  • 网络出版日期:  2007-05-31

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