基于分布式观测器的领航-跟随航天器系统全局有限时间姿态一致性

本文研究了一组航天器在至少一个跟随者能获取领航者相对于惯性空间的姿态和速度时的领航-跟随姿态一致性问题。为每个跟随者设计了一个非线性分布式观测器来估计领航者的状态。该观测器具有一个重要且新颖的特性，即能将姿态和角速度估计误差保持在二阶滑模上，从而为每个跟随者提供有限时间收敛的估计。进一步，通过建立与所提观测器的分离原理，将最近为单个航天器开发的基于四元数的混合齐次控制器进行扩展并应用，以跟踪领航者的姿态运动。结果表明，只要跟随者之间的网络拓扑是无向且连通的，无论是全状态测量还是仅姿态测量，都能在整个姿态流形上实现全局有限时间姿态一致性。数值仿真展示了所提方法的性能。