星敏感器快速星圖識別算法研究

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1、密級：公開碩士學位論文星敏感器快速星圖識別算法研究StudyonQuickStarIdentifyAlgorithmforStarSensor研究生姓名：趙啟坤學科專業(yè)：控制科學與工程導(dǎo)師姓名：夏剛完成日期：2016年4月2日中國航天科技集團公司第一研究院TheFirstAcademyofChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation獨創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：本碩±學位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加標注和致謝的地方外，也不包含，論文

2、中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果為獲得中國航天科技集團公司第一研究院或者其他單位的學位或證書所使用過的材料一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論。與我文中做了明確的說明并表示了謝意。作者簽名？：務(wù)居坤＂日期；＞〇／占、：—今５學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解中國航天科技集團公司第一研究曉有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權(quán)保存學位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學校可Ｌ乂公布論文的全部或部分巧容、、，可Ｌ乂采用影印縮印數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存學位論文。本人同意

3、《中圈優(yōu)秀博碩去學位論文全文數(shù)據(jù)庫》出版章程的內(nèi)容，愿意將學位論文提交《中園學術(shù)期刊（光盤版化Ｋ電子雜志社，編入ＣＭＩ學位論文全文數(shù)據(jù)庫并充實到學。位論文學術(shù)不端行為檢測系統(tǒng)比對數(shù)據(jù)庫，同意按章程規(guī)定享受相關(guān)利益。保密論文在解密后遵守此規(guī)定。論節(jié)巧３文作者簽名：主＾爲爭導(dǎo)師簽名；＾＾／＿＇年今月曰中國航天科技集團公司第一研究院碩士學位論文摘要星敏感器是一種以恒星為參照物的高精度姿態(tài)測量設(shè)備，具有自主性好、抗干擾能力強、姿態(tài)測量精度高、測量誤差不隨時間漂移的特點。星敏感器星圖識別技術(shù)是星敏感器的關(guān)鍵

4、技術(shù)之一，直接決定著星敏感器姿態(tài)輸出速率和姿態(tài)輸出成功率。本文以星敏感器星圖識別為切入點，研究在保證星敏感器姿態(tài)輸出成功率的情況下，如何通過快速星圖識別提高星敏感器姿態(tài)更新速率，完成的主要工作包括：1.以歷元J2000.0下的史密松天文臺星表（SAO）為數(shù)據(jù)來源，完成了導(dǎo)航星表的創(chuàng)建。首先基于星等閾值對SAO星表中的25萬顆導(dǎo)航星進行篩選，對篩選后剩余的五千多顆恒星采用歷元轉(zhuǎn)換方法完成了恒星視位置轉(zhuǎn)換。其次，在導(dǎo)航星篩選方面文中提出了一種基于導(dǎo)航星對篩選的方法，保證了各個視場中導(dǎo)航星對的數(shù)量準均勻化。最后，利用K向量存儲的方法在把導(dǎo)航星

5、對存儲在導(dǎo)航星庫中，提高了信息檢索效率。2.分析了恒星坐標由天球坐標系到像平面坐標系的轉(zhuǎn)換，透視投影變換和非線性成像模型，通過星等到灰度的轉(zhuǎn)換生成模擬星圖，編程實現(xiàn)了星圖模擬軟件，為后續(xù)算法的仿真試驗創(chuàng)造了必要的軟件測試環(huán)境。3.針對星敏感器全天球星圖識別，對現(xiàn)有的三角形星圖識別算法進行改進，提出了一種改進后的三角形星圖識別方法。算法以存儲導(dǎo)航星對角距代替存儲導(dǎo)航星三角形的特征信息，以角距識別代替三角形識別，并通過增加一顆檢驗星消除觀測三角形的冗余匹配。算法在一定程度上解決位置誤差、星等誤差和偽星干擾等問題，具有較快的識別速度和較高的識

6、別準確率。4.針對有先驗信息的局部天區(qū)星圖識別，提出了一種基于QTM導(dǎo)航星庫劃分的局部天區(qū)星圖識別方法。算法利用球面四元三角法對全天球?qū)Ш叫菐爝M行劃分和編碼，利用上一時刻的視軸方向，角距匹配搜索范圍是全天球星圖識別算法的1/50，大大縮短了星圖識別的時間。5.針對跟蹤模式星圖識別問題，提出了一種基于星間角距匹配的跟蹤模式星圖識別方法。算法通過在內(nèi)存中維護一個小的實時星庫，把星圖匹配的范圍進一步縮小，從而進一步的提高了跟蹤模式下的星圖識別效率。經(jīng)過驗證，算法的識別速率比局部天區(qū)星圖識別方法更快，而且算法具備在加大角速度機動條件下的穩(wěn)定跟蹤

7、能力?？傮w來說，本文按照不同任務(wù)階段的不同需求，分別對星敏感器的全天球星圖識別、局部天區(qū)星圖識別和跟蹤模式星圖識別進行了研究，并對相關(guān)算法進行改進或重新設(shè)計，達到了提高星敏感器星圖識別速率的目的。關(guān)鍵詞：星敏感器；星圖識別；導(dǎo)航星庫；QTM；星跟蹤-I-中國航天科技集團公司第一研究院碩士學位論文StudyonQuickStarIdentifyAlgorithmforStarSensorAbstractStarsensorisakindofhigh-precisionattitudemeasuringinstrument,whichref

8、erstostarsonthecelestialsphere.Starsensorsmeasureattitudesveryfastinanypositionofspacewithoutanysupplem