基于IMU/脉冲星的航天器组合定姿方法

摘要

为满足深空探测器的精确定姿需求，提出了一种基于惯性测量单元(IMU)与X射线脉冲星的组合定姿方法。方法以IMU的速率陀螺来估计航天器短时姿态，通过观测两颗或多颗脉冲星的X射线辐射信号，将拟合得到的观测矢量作为滤波器新息输入，利用这两种测姿手段在时间和空间上的互补特性，提供一种全天候、抗干扰性强的定姿方法，并基于美国国家航空航天局HEASARC数据库的脉冲星观测数据进行了算法验证。仿真结果表明，与仅使用脉冲星或IMU定姿方法相比，组合定姿方法俯仰角估计精度分别提高了32.5%和77.6%;相比于EKF，基于UKF的俯仰、横滚和偏航三姿态角的测量精度可提高21.9%、21.1%和31.7%。该法可满足深空探测器稳定可靠的高精度定姿需求。