基于传感器融合与误差状态扩展卡尔曼滤波的立方星姿态估计

本文提出了一种基于误差状态扩展卡尔曼滤波的姿态估计技术，该技术融合了角速率、加速度和相对距离测量。在状态传播中，考虑了针对具备推力能力的卫星的无约束动力学模型与运动学耦合，并利用速率陀螺仪、加速度计和超宽带无线电的实用测量模型进行测量更新。构建了误差状态扩展卡尔曼滤波框架用于姿态估计，并通过多个仿真场景分析了其性能。概述了该姿态估计器在立方星副星相对于其母星的近距操作与脚手架编队中的应用。最后，利用由三自由度推力缆绳卫星模型、速率陀螺仪、加速度计和超宽带雷达模块组成的实验分析，验证了误差状态扩展卡尔曼滤波的性能。