在實(shí)際的工程應(yīng)用中,矢量定姿問(wèn)題是非常重要的課題,與國(guó)外相比我國(guó)在該領(lǐng)域的研究稍顯薄弱。根據(jù)觀測(cè)矢量求取飛行器姿態(tài)的相關(guān)算法發(fā)展至今形成了兩大類(lèi):一類(lèi)是確定性算法,這類(lèi)算法相對(duì)簡(jiǎn)便直接,但較為依賴(lài)所獲取觀測(cè)矢量的準(zhǔn)確性,其仍有較大的改進(jìn)空間;另一類(lèi)因應(yīng)各種復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題而進(jìn)一步發(fā)展出的狀態(tài)估計(jì)算法,該類(lèi)算法一定程度上克服了各種不確定因素的影響。本文重點(diǎn)關(guān)注確定性算法中的TRIAD算法,這類(lèi)算法包含兩個(gè)大類(lèi):一種是傳統(tǒng)型算法,這種算法本身存在缺陷,其第二個(gè)矢量信息在計(jì)算過(guò)程中存在信息缺損,這影響到了最終的定姿精確度;另一種則是在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的最優(yōu)算法。立足于TRIAD算法的特點(diǎn),本文提出了改進(jìn)算法。改進(jìn)出發(fā)點(diǎn)為:1,提高第一個(gè)矢量的準(zhǔn)確性從而提高矢量定姿的準(zhǔn)確性;2,引入多個(gè)矢量以提高矢量定姿精度;3,不要過(guò)多引入矢量,盡量保證精度而簡(jiǎn)化算法。改進(jìn)算法的具體措施是引入三個(gè)矢量,將前兩個(gè)矢量加權(quán)處理獲得的新矢量作為基準(zhǔn)矢量,將其聯(lián)合第三個(gè)矢量進(jìn)而應(yīng)用TRIAD算法進(jìn)行矢量定姿,由此將三個(gè)矢量測(cè)姿的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為兩個(gè)矢量的問(wèn)題研究。為此引入大量數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真對(duì)比和分析,結(jié)果顯示該算法同傳統(tǒng)算法相比優(yōu)勢(shì)明顯,其精確度更高。而對(duì)比最優(yōu)算法在結(jié)果上準(zhǔn)確性幾乎一致,但解算的復(fù)雜度及時(shí)間卻明顯減少。論文最后也對(duì)本法的局限性以及可以改進(jìn)的方向進(jìn)行了論述。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：V448
【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題的背景
    1.2 姿態(tài)測(cè)量與控制概述
        1.2.1 姿態(tài)測(cè)量與控制相關(guān)背景
        1.2.2 飛行器的姿態(tài)確定和控制
        1.2.3 航天遙測(cè)
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容及目的
    1.4 課題研究的理論意義
2 飛行器姿態(tài)的確定
    2.1 飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的組成與分類(lèi)
    2.2 姿態(tài)敏感器
        2.2.1 太陽(yáng)敏感器
        2.2.2 星敏感器
        2.2.3 加速度計(jì)
        2.2.4 陀螺儀
        2.2.5 磁強(qiáng)計(jì)
    2.3 空間坐標(biāo)系
    2.4 飛行器的姿態(tài)描述
        2.4.1 參考坐標(biāo)系
        2.4.2 姿態(tài)的描述
        2.4.3 方向余弦式
        2.4.4 歐拉角式
        2.4.5 四元數(shù)式
    2.5 姿態(tài)方程
        2.5.1 姿態(tài)的描述
        2.5.2 姿態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        2.5.3 姿態(tài)的動(dòng)力學(xué)方程
    2.6 姿態(tài)確定的狀態(tài)估計(jì)
    2.7 三軸姿態(tài)的代數(shù)法確定
        2.7.1 雙矢量確定姿態(tài)及精度估計(jì)
        2.7.2 多矢量確定姿態(tài)
3 基于矢量觀測(cè)確定飛行器姿態(tài)的確定性算法
    3.1 TRIAD法
    3.2 QUEST法
4 改進(jìn)算法的仿真對(duì)比
    4.1 蒙特卡洛算法概述
    4.2 矢量的加權(quán)平均
    4.3 基于多個(gè)觀測(cè)值加權(quán)矢量和的TRIAD法
    4.4 數(shù)據(jù)仿真及分析
    4.5 結(jié)論
5 該研究的不足以及未來(lái)可以改進(jìn)的方面
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝

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7 王啟明;王旭e

本文編號(hào)：2828905