基于多模式Rodrigues参数设计方法的高超声速飞行器姿态确定算法研究

高超声速飞行器复杂的飞行环境和姿态角变化特性对定姿算法的精度和实时性提出了更高的要求。普通Rodrigues参数是刚体姿态运动所需最小参数的描述，然而该参数存在特征轴旋转角奇异性的缺陷，不能满足高超声速飞行器特殊的定姿要求。为了克服普通Rodrigues参数的缺点，本项目提出基于多模式Rodrigues参数的设计思想，重点研究削弱、延迟、转化特征轴旋转角奇异性的设计方法，及与之相对应的"系数冻结"、"变周期"、"协调同步"的多模式姿态描述策略；构建多模式Rodrigues参数姿态描述的统一模型；建立姿态描述模式与姿态角的转换关系；给出基于盖尔圆、Newmann展式的姿态估计快速滤波算法；完成基于多模式Rodrigues参数统一描述模型的姿态算法设计；验证定姿误差模型的精度。研究成果将扩展传统Rodrigues参数的应用领域，丰富飞行器定姿理论，开辟高超声速飞行器高精度实时定姿新的技术途径。