适用于小视场星敏感器的导航星表构建方法

导航星表构建是星敏感器设计阶段的重要工作.对于小视场,受限于恒星分布规律,易出现导航星表空洞问题.为解决小视场条件下均匀完备导航星表构建问题,对基于球面螺旋基准点的导航星表构建方法进行了改进:摒弃了原方法通过改变球面螺旋基准点数量和位置重新构建导航星表的思路,转而通过增选部分恒星来达到减少星表空洞的目的.设立了描述恒星消除星表空洞能力的权值,并以该权值递减顺序开展恒星增选;同时,设计了增选恒星距离阈值条件以保持增选后导航星表的均匀性.仿真表明,在4圆形视场条件下,相对于原方法,文中方法得到的导航星表,总星数减少708颗,均匀性指标提高约44%,而星表空洞变化较小,显示了较好的性能.     

X射线脉冲星导航系统选星方法研究

针对X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的选星问题,该文研究了脉冲星可见性、品质因子及空间分布对脉冲星优选的影响。分别建立了第三体阴影遮挡,X射线干扰源影响以及X射线探测器视场角限制造成脉冲星不可见的约束方程;分析了基于克拉美罗界的脉冲星品质因子评价公式;提出了脉冲星组合加权几何精度因子(WDOP)的计算方法,并证明了加权几何精度因子值随着脉冲星观测数量的增加而减小。最后设计了一种基于查表法的脉冲星选星方法。仿真结果表明,设计的脉冲星选星方法可以有效地从适合导航的脉冲星中优选出最佳脉冲星组合。     

基于预测跟踪星表提高星敏感器实时性的方法

为提高星敏感器在星跟踪失败时向全天识别模式转换的效率,提出了一种在星跟踪的同时,并行预测跟踪导航子星表的方法,以随时做好工作模式切换的准备,提高星敏感器实时性。设计了分层存储、逐层索引结构的导航星表,实现了均匀化筛选导航星、构建导航子星表及对数据快速搜索和处理;由飞行态数据预测下一时刻星敏感态,并通过星敏感器视轴指向与子星表地址之间的索引关系,预测跟踪子星表的地址;星跟踪失败时,全天识别在4个冗余子星表中完成,简化识别过程,提高了识别效率。实验结果表明,设计的导航星表较为科学、合理,预测跟踪星表方法具有较强的鲁棒性,在高动态条件下有效提高了星敏感器模式切换的实时性。     

航空飞行器天文自主导航定位技术

针对传统惯性/天文多星组合导航的不足和导航星选取不确定性,设计了一种基于捷联惯性/天文单星深度组合的长航时自主导航系统,通过对惯性导航和二维转台单星观测的误差特性进行建模,综合两者的优点,实现了单星观测角度和惯导解算数据的高精度融合;在高度通道方向,引入气压高度计对高度误差进行阻尼,通过卡尔曼滤波器对惯导误差进行最优估计,运用可观测性理论对系统进行分析,得到了最优导航星选取准则,有效地解决了在部分观测角度下算法性能下降的问题。仿真结果表明:该算法长时间导航定位精度优于传统算法,最优导航星选取准则有效地提高了算法的鲁棒性,具有较高的理论研究意义和工程应用价值。     

圆柱型阵机载雷达杂波抑制新方法

圆柱型阵天线相对于常规的平面阵天线具有空间全方位扫描、搜索跟踪方式灵活和波束方向性好等优点。该文首先从圆柱型阵机载雷达杂波协方差矩阵特征值分布和杂波功率谱距离向分布两个方面分析了圆柱型阵列与均匀平面阵列之间的区别,得到杂波功率谱随距离变化的结论。然后根据圆柱型阵机载雷达杂波分布特点提出了两种不同的杂波抑制方法,它们能够很好地解决圆柱型阵机载雷达杂波距离向分布非均匀的问题。最后通过仿真实验验证了该文方法的正确性。     

类GPS相对导航的基准星组网拓扑结构优化

在仅部分卫星具备绝对导航能力的情况下,文章主要研究卫星集群相对导航方法及如何提升星群整体导航精度。采用改进的类GPS相对导航方法,通过在卫星集群中设置数颗基准星,从而为其它子卫星提供高精度的相对距离信息。基准星的数量和空间相对拓扑结构是决定集群子卫星相对导航精度的重要因素。建立了集群相对导航精度评估数学模型,研究了基准星空间拓扑结构的优化方法,分析了基准星个数、相对构型对集群整体导航精度的影响规律。仿真结果表明：（1）采用5颗基准星,并且使其构型在空间优化分布,能够保证集群整体具有较高的导航精度;（2）当基准星构型为一个高仰角及三个相位角均匀分布的低仰角时更容易获得高精度导航结果。     

基准点法和表面匹配法加权结合的MRI图像和EEG电极的配准

融合EEG和MRI是同时获得高时间分辨率和高空间分辨率的脑功能成像的有效方法.在融合中必需解决电极与MRI图像的配准.有两种常见的配准方法:基准点法和表面匹配法.基准点法的主要缺陷是易受基准点的定位和测量误差的干扰,而表面匹配法的主要缺陷是需要另一套高精度的测量仪对头皮表面进行扫描.本文研究了一种加权结合基准点法和表面匹配法的方法,它不需要对头皮表面作扫描,而是利用生理基准点和电极位置进行配准.仿真结果证明了方法的有效性,且采用生理基准点和电极同时配准的新方法的效果优于用单纯基准点配准或用电极作表面匹配两种方法.     

基于“灰度-梯度共生矩阵”的最大条件熵阈值法

基于“灰度-梯度共生矩阵”模型,在现有最大条件熵图像阈值法的基础,引入加权系数进行改进。为了解决权值选取问题,以图像分割质量评价的均匀性测度为评价指标,采用自适应粒子群算法对权系数进行优化选择,进而获得最优的分割阈值。实验结果表明,与二雏最大熵、最大条件熵算法相比,该方法能够获得更佳的分割结果。     

基于局部加权的Citation-kNN算法

 Citation-kNN算法对传统的kNN算法进行了改进,使其可以应用于多示例学习问题,但其0-1决策方式具有一定的局限性,没有充分考虑样本的分布情况。为解决该问题,该文提出局部加权的Citation-kNN算法,综合考虑样本的分布情况,提出基于样本距离加权、基于样本离散度加权的方法,并对各种组合情况进行了实验。在标准数据集MUSK和乳腺超声图像数据库上的实验结果表明,该文提出的方法与Citation-kNN相比,性能有明显提高,并具有良好的适应性。     

对静止轨道卫星成像的SAL载星轨道

星载合成孔径激光雷达对卫星成像面临相对运动复杂、目标搜索困难、成像时机难把握等问题。以对静止轨道卫星成像为例,初步设计了一种适于对同步轨道卫星成像的载星轨道。推导了载星与目标间相对运动关系式;绘制并分析了两星相对运动曲线;分析了两星距离最近期间距离、径向速度、加速度变化规律。提出了基于径向速度门限的成像时机判定方法,研究了成像期间光束指向偏移和成像时机判决速度门限。研究结果表明:轨道高度低于目标星轨道,并与之有一定偏角的载星轨道适于对目标进行成像;两星相距最近的时间附近是较佳成像时机,可降低相位误差补偿难度,提高系统工作效率;在对目标进行搜索跟踪和判决成像时机时,系统需根据两星轨道特性进行动态调整。     

自动导星星点检测及跟踪算法研究

详细介绍了自动导星的工作原理,对自动导星的星点检测及跟踪算法进行研究,结合星点能量在星图上分布近似高斯分布的特性,提出一种稳定可靠的目标星点提取算法。算法首先分析了星点目标的阈值判断原则,根据阈值条件确定一定数量的候选星点,然后在候选星点中筛选出最优的目标星点,最后通过高斯曲线拟合的办法求取最优目标星点的质心坐标。该方法提高了目标星点提取的准确性和计算速度,实验结果表明:改进后的算法能够达到良好的效果。     

Boltzmann entropy-based guide star selection algorithm for star tracker

A Boltzmann entropy-based guide star selection algorithm is presented. The guide stars generated by this algorithm satisfy uniform distribution, while there are at least two guide stars measured in any possible boresight direction of the star tracker. A guide star catalogue with a 14/spl deg//spl times/14/spl deg/ square field of view is reported.     

基于变异系数优选算法的精细导星星库构建

精细导星星库是支撑未来大口径空间望远镜观测的必要组成部分,是用来确定空间望远镜视轴绝对指向的关键依据.导星星库的容量和星库的均匀性对于实现精细导星功能和性能指标都极为重要.为了有效提高星图识别性能,提出基于变异系数的优选筛星算法进行导星筛选并构建星库.经过仿真和均匀性评价准则验证,基于变异系数优选算法构建的精细导星星库分布均匀性好,能降低冗余度,有效提高识别概率.     

基于DSP的漂移扫描CCD星图快速识别

为了提高漂移扫描CCD的识别速度,实现同步 卫星实时定轨,提出基于数字信号处理器(DSP,digital signal processor)的星图快速识 别算法。在嵌入式DSP数据处理 平台上优化传统的三角形识别算法,采用二次匹配识别算法,即分区间筛选子星表中参考星 参与初匹配,利用初匹配结果推算CCD底片模型,根据背景恒星与子星表参考星的对应关 系将所有恒星进行二次匹配。对分辨率为1528×1528实拍星图的实验处理结果表明,由于引 入了DSP与改进了识别算法,在很大程度上加快了漂移扫描CCD星图识别速度,所耗时间 仅为传统星图识别算法的50%,且识别成功率达到98.4%。     

采用混合粒子群算法的星图识别方法

为提高大视场高灵敏度星敏感器的星图识别速度和识别成功率,提出了一种基于混合粒子群算法的星图识别方法,该方法首先根据星图中星点的灰度信息确定候选识别主星集合;然后选择该集合中的一个星点为圆心,以一定角距为半径画圆,将圆内的所有星点构成特征数据集合;然后利用混合粒子群算法对圆内的星点进行快速路径寻优;最后利用最优路径长度进行索引,并利用最优路径中前三个星点间的角距以及它们的星等信息进行匹配识别;实验结果表明,与现有识别方法相比,该方法具有高的识别率,良好的实时性和鲁棒性,且所需的导航星库容量小.     

基于共有星的快速星图识别方法

提高星图识别的快速性对于提高数字天顶仪的定位效率具有重要意义。传统的数字天顶仪星图识别需要对旋转拍摄的每幅星图上所有星点单独进行识别,致使星图识别效率较低。考虑到星图间存在着共有星,对此提出了一种基于共有星的星图识别方法。首先对定位循环中间位置拍摄的两幅星图单独进行识别,然后通过建立倾斜修正模型消除了实际拍摄状态下CCD平面与水平面之间的小倾角,并在此基础上建立了星点归算模型,以此找出剩余星图与已识别星图间的共有星。实验结果表明：通过星点归算模型找出剩余星图与已识别星图间共有星后,再对新增星进行识别,大大提高了星图识别的效率。     

不同导星数量和排布情况下地表层自适应光学系统的性能分析

基于频谱滤波理论和经典大气湍流 7 层模型, 通过地表层自适应光学 (GLAO) 系统的理论滤波器模型, 结合 有限导星条件下的误差传递函数 (ETF), 探究了不同导星数量与不同导星排布情况下地表层自适应光学系统的性能。 研究结果表明 6 颗导星呈中心 1 颗、其余 5 颗在视场边缘均匀环形分布时, 系统校正性能较优。该研究结果对正在研 制的一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学 (MCAO) 系统 (含有 GLAO 系统) 具有重要指导作用和参考价值。     

弹载星敏感器像移模型及其仿真分析

星敏感器像移模型是星图运动补偿算法的关键技术,也是动态星模拟算法中的重要组成,它为高分辨率星敏感器的全链路运动模糊的建模仿真提供支撑。首先,借助正态分布的静态星像能量模型,引入星像移速度,得到匀速运动星像的能量分布函数。其次,为了获取星像移速度,研究了两种解算方法:（1） 基于坐标系转换的星像移模型;（2） 基于星光矢量旋转的像移几何模型。最后,建立仿真环境,通过调整积分时间、三个姿态角变化率、发射时间、地点、观星时弹体姿态角等输入参数,可以获取弹载星敏感器在轨运动时观测星像的重要仿真数据:如导航星信息,像移大小、方向,灰度分布,信噪比等。这对星图运动补偿算法的研究和评价都显得十分必要。     

光学像差对星点质心定位误差的影响分析

星点质心定位精度直接决定了星敏感器姿态测量精度的极限,其误差源之一是弥散斑模型的选取。星敏感器光学系统像差无法完全消除,必然影响弥散斑分布,研究光学像差对星点质心定位误差的影响对工程应用具有重要意义。文中以Gauss弥散斑模型为比较,研究了离焦等4种光学像差对星点质心定位的影响机理和分布规律,结合质心定位的物理过程推得光学像差影响下的误差解析式,并实现数值仿真,结果表明:光学像差形成不同的弥散斑模型,导致不同的星点质心定位误差分布;星点弥散斑边缘能量减弱趋势对质心定位误差影响较大,若控制光学像差使相应弥散斑边缘能量呈缓慢趋势减弱,则有利于定位误差的减小。光学像差影响下的星点质心定位误差分析对相应的误差补偿具有指导意义,提出的各光学像差的控制意见有利于指导星敏感器光学系统设计。