卡尔曼滤波在自旋卫星章动控制中的应用

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1、第33卷第6期2014年11月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．33No．6NOV．2014引用格式：王恒，李永刚，吴金美．卡尔曼滤波在自旋卫星章动控制中的应用EJ]．飞行器测控学报，2014，33(6)：525—529．WangHeng，LiYonggang，WuJinmei．ApplicationofKalmanfilterinnutationcontrolforspin—stabilizedsatellites[-J]．JournalofSpacecraftTT8LCTechnology，2014，33(6)：525—52

2、9．卡尔曼滤波在自旋卫星章动控制中的应用王恒，李永刚，吴金关(中国卫星海上测控部·江苏江阴·214431)摘要：细长体结构卫星的自旋运动是不稳定的，章动有发散趋势，须进行实时的章动监视，且章动角的测量值包含有误差。通过引入一个离散控制过程的系统，介绍了卡尔曼滤波器的基本原理，建立了自旋卫星自旋运动简化的动力学模型，给出了运动方程和观测方程，详细地推导了适用于自旋卫星章动控制的卡尔曼滤波处理过程，利用该模型对某自旋卫星章动进行仿真计算，并对姿态章动联合控制和应急章动控制情况下的章动控制应用情况进行分析，得出结论：基于卡尔曼滤波的卫星章动角计算的方法正确、结果准确。关键词：章动；卡尔曼

3、滤波；动力学模型；自旋卫星中图分类号：V448．22文献标志码：A文章编号：1674—5620(2014)06—0525-05DOI：10．7642／j．issn．1674—5620．2014—06—0525—05ApplicationofKalmanFilterinNutationControlforSpin—StabilizedSatellitesWANGHeng，LIYonggang，WUJinmei(ChinaSatelliteMaritimeTrackingandControlDepartment，Jiangyin，JiangsuProvince214431)Abstra

4、ct：Thenutationofspin-stabilizedsatellitesshouldbemonitoredinrealtimebecausethespinmovementoflongsatellitebodyisunsteady，thenutationisdispersiveandthereareerrorsinmeasurementofthenutationangle．AdiscretecontrolprocesssystemisusedandthebasictheoryofKalmanfilterisintroduced．Asimplifieddynamicsmode

5、lofsatellitespinmotionisestablished．Amovementequationandanobservationequationarepresented．WededucedindetailtheKalmanfilterprocessthatisfitfornutationcontrolforspin—stabilizedsatellites．Themodelwasusedinsimulationandcomputationofthenutationofaspin—stabilizedsatelliteandapplicationofnutationcont

6、rolwasanalyzedundertheconditionsofunitedattitudeandnutationcontrolandemergencynutationcontr01．There—suitsshowthatthenutationanglecalculationmethodbasedonKalmanfilteriScorrect．Keywords：nutation；Kalmanfilter；dynamicmodel；spin-stabilizedsatellite0引部分自旋卫星在第4级火箭发动机分离前是纵横惯量比小于1的细长体结构，这一结构特性决定了自旋卫星章动

7、运动的不稳定性，即章动发散[1]。为此，须在卫星上设置主动章动控制系统，自主地进行章动控制，保持章动角小于预定值。但是，在姿态机动期间，姿态控制和章动控制均使用轴喷管，为避免相互干扰，须切断星上主动章动控制线路，由地面统一发控制指令执行脉冲，即进行姿态章动联合控制心]。另外，当星上自主章动控制线路出现故障时，在地面可观测弧段内，由地面测控站(船)计算机对星上下传的加速度计数据进行滤波计算，预测加速度运动，从而直接遥控星上发动机工作，完成卫星的章动控制。因此，在转移轨道