自主导航星敏感器关键技术的研究

• 作 者: 吴峰
• 出 处: 苏州大学
• 发表日期: 2012年01期
• 关键词: 星敏感器 姿态测量 光学系统 星像提取 导航星优选 星图识别 星场成像模拟

星敏感器是现代航天领域中一种高精度的卫星姿态测量仪器，自主导航星敏感器能在太空中任意位置快速测量姿态，无须先验姿态信息。研究其关键技术，对于奠定开发稳定、快速的高性能自主导航星敏感器技术基础有重要意义。第一章阐述论文所研究的问题，研究它的意义和应用价值，介绍国内、外星敏感器的研究现状。第二章介绍星敏感器采用的相关坐标系和星表等概念，论述自主导航星敏感器的组成和工作原理。第三章依据自主导航要求，详细分析和给出光学系统的视场、焦距和口径等参数的相互关系、确定方法和实例。第四章研究星敏感器星像提取算法。介绍十字链表结构和区域增长算法，提出和实现十字链表像元聚类快速星像提取算法，以缩短提取星像的时间。第五章研究导航星优选算法以及星图识别算法。通过分析全天球恒星分布特点，提出多尺度像面分割(Multi-scale image plane segmentation，简称MIPS)导航星优选算法，以使导航星分布均匀。为了降低伪星和星像提取误差引起的星图误识别率，研究和改进金字塔星图识别算法，提出五角星星图识别算法，完成其程序。通过处理模拟星图，评价和验证MIPS算法和五角星算法的性能与有效性。第六章介绍利用现有光学设计软件扩展接口模拟星场成像的方法，给出模拟结果，验证其正确性。获得的模拟星图适用于星像提取、导航星优选和星图识别算法研究。第七章进行自主导航星敏感器关键技术的验证实验。介绍和给出实验方法、装置和结果。验证本论文述及的光学系统参数确定方法、十字链表像元聚类快速星像提取算法、MIPS导航星优选算法、五角星星图识别算法等自主导航星敏感器关键技术。最后，总结论文主要内容和创新点，展望下一步需要开展的工作。