Decomposed Algorithm for Spacecraft Attitude Estimation in Stellar Correction Mode
https://doi.org/10.17285/0869-7035.00104
Abstract
The paper discusses the problem of a spacecraft attitude estimation and its solution by integrating the measurement data from an information-redundant gyro device and a stellar navigation system. The traditional solution methods are based on the use of Kalman filter of n+3 order, where n > 3 is the number of measurement channels (gyroscopes or angular rate sensors). The numerical implementation of the corresponding algorithm on an onboard computer requires significant computational efforts. To considerably reduce the computational complexity of the algorithm without losing the accuracy, it is proposed to use a method of decomposing the filter of n+3 order into three filters of the second order and n–3 filters of the first order.
About the Authors
A. A. Golovan
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
S. N. Morgunova
Moscow Experimental Design Bureau MOKB Mars – Branch of Dukhov Russian National Research Institute of Automation
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
I. V. Solov’ev
Moscow Experimental Design Bureau MOKB Mars – Branch of Dukhov Russian National Research Institute of Automation
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
M. A. Shatskii
Moscow Experimental Design Bureau MOKB Mars – Branch of Dukhov Russian National Research Institute of Automation
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
References
1. Lefferts, E.J., Markley, F.L., Shuster, M.D., Kalman Filtering for Spacecraft Attitude Estimation, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1982, vol. 5, no. 5, pp. 417–429.
2. Аванесов Г.А., Бессонов Р.В., Куркина А.Н., Людомирский М.Б., Каютин И.С., Ямщиков Н.Е. Автономные бесплатформенные астроинерциальные навигационные системы: принципы построения, режимы работы и опыт эксплуатации // Гироскопия и навигация. 2013. № 3. С. 92–93.
3. Ивонин А.Н., Камальдинова Р.А., Моргунова С.Н., Соколов В.Н., Соловьев И.В., Шатский М.А. Алгоритм оценки ориентации космического аппарата «Спектр-УФ» для режима прецизионного наведения оси телескопа // Авиакосмическое приборостроение. 2020. №12. С. 13–25.
4. Черенков С.А., Худяков А.А. О перспективных астрокорректорах астроинерциальных навигационных систем // Труды Mосковского института электромеханики и автоматики (МИЭА). 2017. Вып. 18. С. 35–42. 5. LN-120G Stellar-Inertial-GPS Navigation (электронный ресурс). URL: https://www.northropgrumman.com/Capabilities/LN120GStellarInertialNavigationSystem/Documents/ln120g.pdf
5. Pittelkau, M.E., Calibration and Attitude Determination with Redundant Inertial Measurements Units, AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2005, vol. 28, no. 4, pp. 743–752.
6. Емельянцев Г.И., А.П. Степанов. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.
7. Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем. Часть II. Приложения методов оптимального оценивания к задачам навигации / 2-е издание, исправленное и дополненное. М.: МАКС Пресс, 2012. 172 с.
8. Александров В.В., Лемак С.С., Парусников Н.А. Лекции по механике управляемых систем. М.: КУРС. 2018. 288 с.
9. Gelb, A., Applied Optimal Estimation, The M.I.T. PRESS, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, and London, England, 2001.
10. Grewal, M.S., Andrews, A.P., Kalman Filter: Theory and Practice, John Wiley & Sons, Inc., 2001.
11. Kailath, T., Sayed A.H., Hassibi, B., Linear Estimation. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 2000.
12. Голуб Дж., Ван Лоун Ч. Матричные вычисления / пер. с англ. М.: Мир, 1999.
Review
For citations:
Golovan A.A., Morgunova S.N., Solov’ev I.V., Shatskii M.A. Decomposed Algorithm for Spacecraft Attitude Estimation in Stellar Correction Mode. Gyroscopy and Navigation. 2022;30(4):71-86. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.00104
Views:
4
Email this article 