全天球星圖快速匹配方法分析與研究.pdf

1、星敏感器作為一種高精度的姿態(tài)測(cè)量敏感器，以天球坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系、星空為作用對(duì)象，具有自主性強(qiáng)、無(wú)累積誤差等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)楹教炱魈峁?zhǔn)確的空間方位與基準(zhǔn)，在航天工業(yè)等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。隨著星敏感器可探測(cè)最大星等量級(jí)的提高，導(dǎo)航星表中星點(diǎn)數(shù)量成指數(shù)型上升，星圖識(shí)別算法性能有較大程度下降。為實(shí)現(xiàn)星敏感器快速準(zhǔn)確的全天識(shí)別，有必要對(duì)星圖識(shí)別原理進(jìn)行深入分析。論文以飛行器海上測(cè)量與控制聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目“全天球星圖快速匹配方法分析與

2、研究”為背景，從星圖識(shí)別算法基本原理出發(fā)，對(duì)當(dāng)前兩種典型全天球星圖識(shí)別算法進(jìn)行了理論分析與仿真驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上提出了一種魯棒性更優(yōu)的星圖識(shí)別算法。具體工作包括：
　　(1)介紹了星圖識(shí)別方法的基本原理，闡述了星圖識(shí)別方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟。
　　(2)對(duì)傳統(tǒng)的星圖識(shí)別算法進(jìn)行了理論分析與仿真驗(yàn)證，采用 MATLAB對(duì)三角形算法與柵格算法進(jìn)行了仿真，并著重研究了星點(diǎn)位置噪聲、星等亮度噪聲以及“缺失星”、“假星”對(duì)兩種星圖識(shí)別算法識(shí)

3、別率的影響。仿真結(jié)果表明三角形算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但存在較大的冗余匹配，識(shí)別速度較慢；柵格算法識(shí)別速度快、存儲(chǔ)容量小，優(yōu)勢(shì)較明顯。
　　(3)根據(jù)仿真結(jié)果，采用柵格算法實(shí)現(xiàn)了高極限探測(cè)星等量級(jí)的星圖識(shí)別。在9等星探測(cè)能力條件下，使用MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)星圖識(shí)別，算法平均識(shí)別時(shí)間為1.342s，識(shí)別率接近100％，速度和識(shí)別率滿足課題要求。
　　(4)為克服柵格算法在構(gòu)造恒星特征模式時(shí)需要選取臨近星進(jìn)行圖像旋轉(zhuǎn)的問題，提出了一種基于