● 摘要
卫星姿态确定系统是卫星姿态控制系统中的重要组成部分，其精度和可靠性是卫星长期在轨正常运行的重要保证。预测滤波是一种考虑模型误差的非线性滤波算法，具有较高的滤波精度和良好的鲁棒性。本文研究了预测滤波的相关方法以及在卫星姿态确定中的应用。论文主要由四部分组成：第一部分，对非线性预测滤波的加权矩阵选取和鲁棒稳定性等相关问题进行了仿真研究。通过分析预测滤波的误差模型研究了加权矩阵的选取对滤波性能的影响，并验证了预测滤波应用于相对阶为3的非线性系统的鲁棒性。第二部分，研究了预测滤波在陀螺/磁强计/太阳敏感器组合卫星姿态确定系统中的应用，分析了加权矩阵选取对姿态估计精度的影响，以及存在由转动惯量变化引起的模型误差情况下的姿态估计效果。通过与EKF比较，验证了方法的高精度和鲁棒性。第三部分，研究了改进的预测滤波算法，推导了改进预测滤波算法的状态误差传播模型和模型估计误差传播模型，并利用推导的误差传播模型分析了滤波周期对滤波性能的影响，并对改进的预测滤波算法与NPF，EKF的滤波精度进行了比较分析。第四部分，研究了预测滤波相关算法在星载陀螺的在线标定上的应用，采用基于陀螺/星敏感器的组合姿态确定系统，建立了三种用于陀螺漂移标定模型，并比较分析了三种模型的标定效果。