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Optimal linear attitude estimators via geometric analysis

Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2011年第11期12卷 873-882页

作者： De-ren GONG Xiao-wei SHAO Wei LI Deng-ping DUAN Institute of Aerospace Science ＆ Technology Shanghai Jiao Tong University Shanghai 200240 China

Three optimal linear attitude estimators are proposed for single-point real-time estimation of spacecraft attitude using a geometric approach. The final optimal attitude is represented by modified Rodrigues parameters （MRPs）. After introducing incidental right-hand orthogonal coordinates for each pair of measured values, three error vectors are obtained by the use of dot or/and cross products. Corresponding optimality criteria are rigorously quadratic and unconstrained, which do not coincide with Wahba＇s constrained criterion. The singularity, which occurs when the principal angle is close to n, can be easily avoided by one proper rotation. Numerical simulations show that the proposed three optimal linear estimators can provide a precision comparable with those complying with the Wahba optimality definition, and have faster computational speed than the famous quatemion estimator （QUEST）.

关键词： Linear attitude determination Geometric analysis gibbs vector Singularity avoidance

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