基于太阳导行镜测量的高精度姿态确定算法

来源：系统工程与电子技术杂志2023年第1期北京时间：

作者：陈炳龙, 王磊, 刘帮, 周衡

单位：中国科学院微小卫星创新研究院, 上海 201306

摘要：先进天基太阳天文台卫星(advanced space-based solar observatory satellite, ASO-S)的主要任务是对日观测, 对卫星姿态确定精度提出了较高的要求。为此, 提出了一种新的姿态确定算法使用ASO-S科学载荷太阳导行镜(Sun guide telescope, SGT)测量卫星指向与太阳中心的偏差角, 以及对光纤陀螺(fiber optic gyro, FOG)和星敏感器(star trackor, STR)测量值进行姿态确定。将卫星本体系姿态四元数矢部和FOG常值零位漂移作为状态变量, STR和SGT观测值作为测量变量, 设计扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter, EKF)。通过数学仿真验证本文所设计姿态确定算法的正确性与稳定性。最后, 利用ASO-S在轨遥测数据进行验证, 基于SGT测量的姿态确定算法可显著提高卫星非对日方向的姿态角估计精度, 可优于0.2″(3σ)。

关键词：对日观测,姿态确定,太阳导行镜,扩展卡尔曼滤波器

基金资助：国家自然科学基金(U1731241)