本发明涉及空间刚体运动状态估计模型，特别涉及刚体空间全范围运动三元数状态估计模型，属于空间载运工具研究领域。
背景技术：
1、飞机的正常起飞和安全着陆是提高民航运输能力的关键。由于地面的各种干扰因素，使得飞行数据测量，数据通信等存在较大的误差，难以准确测量飞行状态和有关信息。因此，必须研究状态飞行估计和数据融合问题。
2、根据飞行试验数据准确确定飞机运动状态对分析飞行试验的结果和确定飞机性能具有极为重要的意义。通常，测量量含有较大的偏差，这些偏差必须在辨识气动导数、分析飞行操纵稳定性之前确定出来，否则就无法使飞行数据和运动参数具有一致性的结果。尤其是飞机在迎角机动时，测量数据的误差更大，运动参数一致性的问题更为突出。因此，用最优估计理论解决运动参数一致性的问题就尤为突出。
3、利用最优估计理论、根据有噪声的或不完全的测量数据可以检验测试仪器的精度，给予仪器测量偏差的准确估计；并可用来估计不能直接测量和测量误差很大的重要动态变量（如迎角、侧滑角、三个速度分量等）。运用估计理论准确确定飞机运动，又是准确确定气动导数辨识的前提。人们可以根据运动方程，把飞机的三维运动分解成纵向运动和横侧运动，分别计算飞机纵向运动的气动参数和横侧运动的气动参数。经过准确地数据相容性检验，可大大提高气动导数辨识的精度。这样通过少量的飞行试验，就可以确定出飞机操纵稳定性，大大减少飞行次数、缩短试飞周期和飞机研制周期。
4、然而，目前刚体空间全范围运动估计模型存在较大的误差，导致时间更新估计准确性难以保证，在刚体空间全范围机动运动特别是战斗机过失速机动时难以满足工程要求。
技术实现思路
1、为了克服现有刚体空间全范围运动估计模型存在较大的误差问题，本发明提供一种刚体空间全范围运动三元数状态估计模型，该方法通过三元数，给出了刚体空间全范围运动的时间更新预测输出估计，在对系统噪声做零均值白噪声假设情况下给出了时间更新估计误差协方差矩阵估计表达式，在对量测噪声做零均值白噪声假设情况下给出了刚体空间全范围运动的测量更新和估计误差协方差表达式，避免使用先线性化再离散化的近似处理，有效提高了刚体空间全范围运动状态估计的精度。
2、本发明解决其技术问题采用的技术方案是，刚体空间全范围运动三元数状态估计模型，其特征包括以下步骤：
3、步骤一：根据著名的刚体运动方程
4、 (1)
5、其中：分别为机体轴系沿轴的速度分量，,，分别为机体轴系沿轴的过载分量，且，，为重力加速度，分别为沿各轴的加速度分量；分别为滚转、俯仰和偏航角速度，分别为滚转和俯仰角，为高度，为重力加速度；
6、时间更新模型为:
7、其中，，，，为时间，为时刻的滤波值, 为根据时刻的滤波值得到的时刻的预测估计值, 为采样周期；
8、其中，，，，为时刻的滤波值, 为，从时刻向时刻的状态转移矩阵,为根据时刻的滤波值得到的时刻的预测估计值, 为采样周期；
9、，
10、其中，；
11、步骤二：对过载测量带来的系统噪声做零均值白噪声假设，则时间更新估计误差协方差矩阵估计表达式如下：
12、，其中 为时刻的时间更新估计误差的协方差阵，为时刻的测量更新估计误差的协方差阵，为根据时刻滤波值得到时刻状态转移矩阵估计矩阵，为输入噪声的系数矩阵，为输入噪声的协方差阵；
13、，
14、，；
15、步骤三：建立量测方程:
16、，其中，和分别为量测向量及量测噪声向量，时刻分别表示为和，为空速，为气流迎角，为侧滑角；
17、假定量测噪声做零均值白噪声，且方差为，假设情况下给出了刚体空间全范围运动的测量更新和估计误差协方差表达式如下：
18、。
19、本发明的有益效果是：提供一种刚体空间全范围运动三元数状态估计模型，基于三元数模型，给出了刚体空间全范围运动的时间更新预测输出估计，避免使用先线性化再离散化的近似处理，克服了现有刚体空间全范围运动估计预测模型误差较大的问题，并有效提高了刚体空间全范围运动状态估计的精度。
20、下面结合实施例对本发明作详细说明。
1.一种刚体空间全范围运动三元数状态估计模型，其特征包括以下步骤：