强干扰条件下的星体提取方法

为了解决在强干扰条件下星体提取问题,提出了一种基于边缘检测+星体像素筛选的星体提取方法,首先用一种边缘检测算法分割星图,然后对像素进行标记,最后利用自适应阈值对星体的目标像素进一步筛选．并对像素标记算法进行改进,改进的算法在标记目标像素时,同时分析与它相邻的像素的连通性,使得属于同一星体的所有像素只分配一个标记值,提高了星图处理的效率．试验结果表明,该处理方法对强干扰噪声具有更好的鲁棒性、且运算速度更快,精度也有所提高．提出的边缘检测+星体像素筛选的星体提取方法有助于在强干扰条件下分离星体目标和背景,改进的像素标记方法,可以更快地区分不同的星体,便于工程应用．     

一种用于星光快速捕获的星图划分算法

为了解决星光导航中捕获星体速度慢的问题，提高星光导航中飞行器姿态确定的实时性，根据星空中星体分布的特点，以及星敏感器捕获星体的原理，采用标准天文星表中的星体数据作为样本数据，提出了一种三星星图划分算法．采用天体几何学理论，分析了星空中星体之间的几何关系，建立了三星星图划分模型．仿真结果表明：与传统的两星星图划分算法比较，该算法对星敏感器精确度要求更低，并具有更高的星图识别率．     

星图识别的一种扩充栅格算法

栅格算法作为一种鲁棒性好、识别率高的星图识别算法,要求星图中不少于6颗星才能进行正常的识别,限制了其在小视场或低星等敏感极限的星敏感器中的应用.针对这种情况,提出了星图识别的扩充栅格算法,该算法将扩充星图法与栅格算法结合,将视场进行有效地扩充,得到了更加丰富的星点信息,同时继承了栅格算法的优势,拥有比现有扩充星图法更强的噪声鲁棒性和更高的识别成功率.依据实际情况建立了仿真环境,并进行了大量实验,验证了算法的实时性和高识别率性能.结果表明:当应用于小视场星敏感器时,扩充栅格算法在位置噪声为1像素时的星图识别成功率大于97.4%,明显优于传统的扩充星图算法,同时其近邻星的识别成功率最高可达到86.7%,也明显优于传统栅格算法.扩充栅格算法更加适用于小视场或低星等敏感极限的星敏感器.     

一种快速全天自主星图识别算法

三角形算法是目前实际工程上星敏感器广泛应用的星图识别算法,为了克服三角形识别算法中三角形因特征维数较低带来的冗余匹配问题,对该算法进行了改进。提出一种基于Stellarium软件实时生成模拟星图的方法,建立了星图识别算法仿真计算模型。仿真试验结果表明：利用Stellarium软件能够对星敏感器各种运行场景下的星图进行模拟,模拟要素完整、正确,在测试星图识别算法过程中能够满足星敏感器高精度实时仿真测试要求,为设备的调试、性能评估以及地面试验奠定基础。对全面测试星敏感器的软、硬件性能,及对星敏感器进行精确标定具有重要意义。     

基于星图识别算法的空间小目标识别

基于星形星图识别算法,利用星对距离和星对角距2个特征进行匹配识别,实现了快速识别空间小目标的目的,并可对该目标实时追踪。Matlab仿真表明,该算法识别过程简单,对星图噪声和伪星具有较好的抵抗力,具有识别率高且稳定、识别速度快的优点。     

用字符匹配进行星图识别的导航库存储方法

采用星敏感器测航天器姿态是现行方法中精度最高的,其关键是星图识别．对基于KMP星敏感器星图识别算法进行了改进,对天球中每个区域用1表示该处有星0表示该处非星,得到由0和1组成的原始字符串,用一个整数和额外一位0表示某处连续0的个数,用11来表示一个字符1,把它们存储到导航星库中相应位置．然后采用逻辑运算来进行星图匹配．仿真结果表明本文算法不但继承了原算法的优点,而且减少了导航星库的容量．     

星图模拟方法在星敏感器技术研究中的应用

目前,星敏感器是一种高精度的姿态测量设备,利用计算机开展星图模拟能提供丰富的星图数据。文章讨论了利用光学设计软件,通过扩展编程模拟星敏感器成像,输出模拟星图的原理和方法,给出星图模拟程序设计结果,讨论星图模拟方法在评估光学系统、星像提取算法、星图识别算法性能以及标定系统误差等方面的应用。研究表明,星图模拟为促进星敏感器技术的研究提供了重要支持。     

动态目标模拟器星图显示系统设计

动态目标模拟器是在地面模拟星空,对星敏感器的星图识别算法进行功能测试,可实时给出星图的检测设备。设计了动态目标模拟器的星图显示系统。首先阐述了动态目标模拟器的工作原理,其次推导了系统涉及的核心算法,然后进行了系统的硬件及软件设计,并得出仿真结果。该系统在22°视场内可模拟2-6等星,单星张角小于42"。对相关领域的研究具有参考价值。     

基于等面积圆环和伴星夹角的星图识别算法

针对于传统径向和环向特征星图识别算法在构建径向特征过程中伴星分布不均匀以及采用环向特征匹配过程中特征值不稳定的问题,提出了一种等面积圆环划分和伴星矢量夹角相结合的星图识别算法。通过选取动态半径使得径向特征下的圆环面积相等,保证伴星落在每个圆环的概率相等,有效提高了径向匹配过程的识别率。对于径向匹配后冗余的导航星,采用伴星组成的矢量夹角特征进行筛选,选定匹配特征值最高的为最终识别结果。仿真模拟结果表明：当添加位置噪声为1像素时,星图识别成功率达到95%;当伪星数目为2颗时,识别率达到98%。相较于传统径向和环向识别算法,本文方法在识别率和识别速度上具有明显优势。     

基于神经网络的自动星图识别算法

神经逻辑网络(NLN)是一种神经网络与专家系统相结合的神经网络模型，本文探讨一种基于模糊神经逻辑网络的星图识别算法。在大视场多星定位系统的星图识别中，该算法比直接匹配法有较快的识别速度和较高的识别精度。     

基于二值化差分的CCD星图快速定位方法

大视场星敏感器的发展以及光电望远镜观测模式的改进,对CCD星图图像处理速度提出了更高的要求。文章给出了交叉投影星点快速定位算法的一种改进方法,根据其投影原理对投影值进行二值化后,运用差分方法对星图目标进行边界提取,并结合质心定位算法实现对星图目标的快速定位。仿真实验结果表明,同交叉投影算法相比本方法具有更快的处理速度。     

基于星模拟器综合误差的星点修正方法的研究

对静态星模拟器的工作原理及星点位置误差的计算方法进行了研究,提出了一种新的星点位置的修正方法。利用这种修正方法能够在现有基础上提高星模拟器的模拟精度,有效降低对静态星模拟器光学系统设计的要求,减小星模拟器综合误差对星模拟器精度的影响。通过实验证明,修正后的星点误差均优于10″,可用于高精度星敏感器的地面标定。     

静态星模拟器设计与精度分析

为了实现对星敏感器进行的地面标定和精度测试,研制高精度静态星模拟器,要求模拟器的星间角距精度优于10″。利用激光直写技术制作星点分划板,将其作为核心显示器件来模拟星图,设计准直光学系统实现无穷远距离和角度模拟,并通过优化像差保证模拟星点的成像质量。同时,提出星点位置修正方法以改善由于焦距测不准和光学系统相差带来的星图模拟误差。实验结果表明:经过修正的星图,单星位置模拟精度优于10″,可以作为地面标定与测试装置,供星敏感器进行观测。     

高精度星敏感器结构设计与标定

星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量仪器。研究了星敏感器的结构设计和精度标定方法,通过大视场、大相对孔径的轻小型光学系统的设计,减小光学系统的测量误差;介绍了星敏感器的遮光罩和焦平面组件的设计方法,给出了星敏感器的精度标定方法,利用该方法来最大限度地减小系统误差。使用莱卡经纬仪进行标定实验,证明星敏感器精度满足单星精度小于等于3″的设计指标。     

先验信息辅助的运动模糊星图星点提取方法

星敏感器处于高动态环境时所拍摄的星图会出现运动模糊现象,这将会严重影响星敏感器的星点提取精度.针对上述问题,提出了一种基于先验信息直接对高动态环境下的运动模糊星图进行星点提取的方法.首先,利用惯性导航系统和星敏感器的姿态先验信息预测当前运动模糊星图上的星点粗略坐标,将其作为“种子”点进行局部区域生长而获得运动模糊星图上的星像范围;然后,基于惯性导航系统的角速度输出估算星像运动轨迹长度并利用质心法计算星点坐标,根据星像运动轨迹长度与质心法提取误差之间的关系建立运动模糊星图星点提取误差修正模型;最后,基于上述模型对星点坐标进行修正,得到精度较高的运动模糊星图星点坐标. 仿真结果表明,相比于先对运动模糊星图进行复原再提取星点坐标的方法,本方法不仅能保证高动态环境下星敏感器的星点提取精度和较好的抗噪性能,同时还能大大减少星敏感器对运动模糊星图的处理时间,这有助于保证星敏感器的数据更新率不受高动态环境太大影响.     

Application study of DSP and CPLD technology on the star sensor

Withtherisingrequirementofchronometernaviga tionandspacecraftmeasurementandcontrol,thedy namicperformanceofstarsensorisrequiredtobebet terandbetter.Attitudeaccuracy,attitudeacquisitiontime,weight,powerconsumptionandreliabilityaretheimportantindexesofstars…     

标定型星模拟器设计与关键参数测试

为了完成高精度星敏感器关键参数的地面标定,研制单星指向误差优于3″、星间角距误差优于5″的标定型星模拟器。根据标定型星模拟器的工作原理,设计高精度的准直光学系统,从设计结果分析,光学系统有效视场为37°,全视场角内准直光学系统相对畸变≤0.1%,MTF达到衍射极限,可以实现对星点位置的准确模拟。提出单星指向、星间角距等关键参数的误差计算方法并进行测试,实验结果表明:设计的标定型星模拟器的成像精度符合设计指标要求,整个设备可以满足高精度星敏感器地面测试的使用需要。     

基于加权星图稀疏正则化的图像压缩感知重构

为了更有效地表达图像的高阶稀疏结构,提出基于图稀疏正则化的压缩感知重构算法,通过图论方法描述图像稀疏系数间的相关性。首先,采用图结构化稀疏度量表征图像的非局部相似性,并化简稀疏系数的完全图结构为仅与均值节点连接的星图结构,以实现更高效的稀疏表达;然后,通过加权范数的形式体现稀疏系数的不同重要性,达到自适应恢复的目的。进一步,提出求解星图稀疏模型的近似消息传递算法,通过引入辅助变量,使得权值参数和稀疏系数的优化问题更易求解。实验结果表明,所提出的算法在客观质量和主观质量上优于其他基于非局部稀疏模型的重构算法,验证了星图稀疏模型的有效性。     

高精度经纬仪与CCD相结合的星模拟器星点位置测量系统设计

为实现对星模拟器星点位置的测量,建立了高精度经纬仪与CCD相结合的新测量系统。首先,莱卡TM6100A型高精度经纬仪实现星点搜索和定位,然后利用ZEMAX优化的星点成像光学系统完成经纬仪与ICX618ALA型面阵CCD芯片的光学衔接,通过EP2C8T144C8N型FPGA完成星点图像信息采集、处理和传输的控制,最后利用MATLAB根据平方加权质心算法完成星点提取。根据光学系统像差和星点提取仿真分析,总结了系统的理论误差分析结果。结果表明:该测量系统不受视场限制且星点位置测量误差为4.66',满足测量范围为±12°视场,单星位置误差测量精度优于5'的要求。