[发明专利]一种针对陀螺仪多源噪声的混合滤波方法与测试平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对陀螺仪多源噪声的混合滤波方法与测试平台，该测试平台可用于验证包括针对陀螺仪多源噪声的混合滤波方法在内的多种滤波方法；针对陀螺仪多源噪声提出了一种混合滤波方法对其抑制，该方法能显著提高陀螺仪的滤波精度，进一步改善姿控系统的控制性能。

背景技术

陀螺仪作为敏感角运动的一种装置，它不仅是运载体航行驾驶的重要仪器仪表，而且是运载体控制系统、惯性导航系统和惯性制导系统的核心元件，因而成为惯性技术的一个重要组成部分。陀螺仪含有多源噪声，可将多源噪声分为两大类，一是噪声统计特性可知的器件噪声，二是能量有界的滤波系统建模误差。实际应用中，在补偿陀螺仪部分噪声(如常值漂移)后，陀螺仪器件噪声还包括高斯白噪声、互相关随机漂移、角度随机游走、随机速率斜漂等，这类噪声由白噪声驱动并且统计特性可知，应用H₂优化可有效抑制；在飞行器尤其是航天器中，陀螺仪需要与其它敏感器，如太阳敏感器、星敏感器、地球敏感器及加速度计等组合使用才能完成姿态信息获取，在组合测量过程中存在滤波系统的建模误差，这也是影响滤波精度的一种干扰，可被视为能量有界的噪声，因此采用H_∞优化可有效抑制滤波系统的建模误差；在飞行器姿控系统中陀螺仪选型确定的情况下，设计滤波方法进一步提高测量精度，进而改善控制性能是一种重要思路。因此，研究针对陀螺仪多源噪声的混合滤波方法具有重要意义。

姿控系统测试平台已经在飞行器研制过程中得到了广泛应用，国内航天五院502所、航天八院812所，还有哈工大、清华、北航等高校都曾研制出姿控系统测试平台。但现有的这些姿控系统测试平台通常针对特定型号的飞行器而研制，未见专用于研究陀螺仪对姿控系统性能影响的测试平台。中国专利CN102530267B和中国专利CN103197669B都涉及航天器的测试平台，但两者都未针对陀螺仪多源噪声的滤波方法展开研究，前者提出一种卫星公用平台，后者则关注卫星的姿态控制模式。目前的姿控系统测试平台无法用于研究针对陀螺仪多源噪声的滤波方法，多种针对陀螺仪噪声的滤波方法也无法在现有的测试平台上完成分析、测试与评估。

发明内容

本发明的技术解决问题是：所设计的一种针对陀螺仪多源噪声的混合滤波方法与测试平台，克服现有姿控系统测试平台对陀螺仪多源噪声研究的缺失，该测试平台研究飞行器飞行过程中陀螺仪噪声对姿控系统控制精度的影响；针对陀螺仪多源噪声提出一种混合滤波方法加以抑制，该方法提高滤波精度，改善控制性能。