6、航天领域多技术研究进展：从卫星姿态到材料应用与流场分析

航天领域多技术研究进展：从卫星姿态到材料应用与流场分析

在航天领域，诸多技术的研究与应用对于提升航天器性能和拓展其功能至关重要。本文将围绕纳米卫星姿态估计中陀螺仪的影响、形状记忆合金丝与3D打印热塑性聚氨酯结构的结合应用，以及湍流冠层流中的相干性这三个方面展开探讨。

纳米卫星姿态估计中陀螺仪的影响

在纳米卫星姿态估计系统中，陀螺仪的使用对估计精度有着显著影响。

• 算法原理 ：状态向量x的维度为7×1，其组成如下：
  [x =
  \begin{bmatrix}
  q \
  \omega_{br}
  \end{bmatrix}^T
  ]
  其中，q为四元数集，(\omega_{br})是相对于感兴趣参考系的体角速度向量。集成TRIAD/EKF算法用于纳米卫星姿态估计，其一般流程如下：

  1. 从初始四元数集和角速度向量开始。
  2. 在预测步骤中，使用卫星姿态运动的数学模型传播状态，预测下一个四元数集、角速度向量和估计误差协方差矩阵。
  3. TRIAD算法和机载陀螺仪向滤波器提供四元数和角速度测量值。
  4. 使用预测的状态向量和给定的测量值计算滤波器创新和卡尔曼增益。
  5. 最后，更新预测的状态向量，获得最终的姿态和角速度估计值。

• 仿真结果 ：为了理解陀螺仪测量的有用性，对集成TRIAD/EKF算法进行了有和没有陀螺仪测量的仿真。仿真在圆形低地球轨道（LEO