O Filtro H estendido de segunda ordem para estimação de atitude e bias de giros

Abstract

Este trabalho descreve a determinação de atitude e a estimação de bias de giros usando do Filtro H Estendido e Segunda Ordem para sistemas não lineares. Tal filtro usa a série de Taylor para aproximar as não linearidade da dinâmica conhecida e assume que os ruídos têm propriedades estatísticas conhecidas. A aplicação utiliza dados de medidas de um satélite real CBERS-2 (China Brazil Earth Resources Satellite 2). O modelo cinemático da atitude é descrito por equações não lineares envolvendo os ângulos de Euler. Os sensores de atitude disponíveis são dois DSS (Digital Sun Sensors), dois IRES (Infra-Red Earth Sensor) e um triedro de giros mecânicos. De acordo com a teoria, em comparação com o filtragem Kalman, a filtragem H tem algumas vantagens na estimação de estados. No Filtro H, a natureza é considerada perversa e procura ativamente degradar a estimação de estados tanto quando possível, enquanto isso no Filtro de Kalman, a natureza é considerada indiferente. Assim, o Filtro H Estendido é simplesmente uma versão robusta dos Filtro de Kalman Estendido pois adiciona tolerâncias a ruídos e dinâmica não modelados. Ao usar o Filtro H Estendido de Segunda Ordem, a meta é destacar e ampliar as propriedades do Filtro H em termos de suas característica favoráveis. Os resultados neste trabalho mostram que se pode melhorar a precisão na determinação de atitude com os requerimentos prescritos, além de fornecer a estimativa dos bias dos giros que pode ser usada para realçar o modelo de erro dos giros. Sabe-se que giros apresentam algumas fontes de erros tal com os bias que é o mais problemático, pois com o tempo, a acumulação de erros pioram a precisão no processo de estimação, além disso os bias devem ser levados em conta no processo de determinação de atitude para garantir o sucesso da missão.