动态星图形成及星空模拟器研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士论文摘要星敏感器是一种高精度的姿态测童部件，广泛应用于各种航天飞行器中。在星敏感器正式使用之前，需要在地面严格检测其性能。而星空模拟器正是一种在地面上模拟星空，以便对星图识别算法以及星敏感器进行功能测试的检测设备.星敏感器不仅要有较大的视场角和高的位置模拟精度，更要具备快速、动态、实时显示的特性。要实现这些，除了显示器件的限制外，如何实现大数据t的快速检索、数据变换，从而最终生成动态性、实时性很好的星图也是有一定困难的。本课题所设计的星空模拟器工作于闭环测试系统，此系统由主计算机、星空模拟器、显

2、示系统、准直光学系统和被测星敏感器组成.本文主要针对星空模拟器，从动态星图形成以及模拟器硬件系统方面作了研究设计工作。·本论文主要工作内容及特点如下:I提出了一种快速检索的方法，能对星表数据库进行快速、有效的检索(10,视场的平均检索时间l.sms左右)，使星图的快速、实时显示成为可能.给出了恒星标准历元位里到观测时刻恒星视位置换算的计算机实现方法，推导了天球球面星点到星敏感器敏感面投影点的坐标方程，同时给出了存在一定姿态旋转角时的投影点坐标方程。并巧妙的采取了将观测视轴的指向转换为标准历元时刻指向的方法，从而在算法

3、上找到了动态星图形成及实时显示的方法。2根据提出的算法，采用VC++编制了软件。程序界面友好，简洁美观，功能齐全，使用方便。同时运算速度快、实时性好，能满足使用要求。3针对显示系统设计了准直光学系统。该系统能很好消除位置畸变，像质能达到很高的耍求。通过以上研究，完成了大视场、高精度、高速度的星空模拟器方案，能全天时、全天球、全方位、动态、实时的显示所孺的星图。关锐饲星模拟器;星敏感器;姿态控制:光学设计;计算机图像生成哈尔滨工业大学工学硕士论文AbstractStarsensorisahighaccurateatit

4、udemeasuringinstrumentusedinvariousspacecrafts.Andcriticalground-basedcheck-outmustbecarriedoutbeforeitgoesintooperation.StarFieldSimulatorisjustsuchadevicethatprovidesvividstarmaptoprovewhetherastarsensorworkswellandincreasestheprobabilityofsuccessfuloperation

5、oncetheinstrument(s)ison-orbit.Besideswideviewfieldandhighprecisesimulatedstarposition,StarFieldSimulatoralsoshouldbecharacterizedinhighspeed,dynamicandreal-time.Toachievethese,besidestherestrictionofdisplay,howtofastlypickouttherightdatafromlargedatabase,conve

6、rtthemandfinallyformgooddynamicstar-mapisanotherdifficulty.TheStarFieldSimulatordesignedinthispaperworksinaloopcomposedofamaincomputer,aStarFieldSimulator,thedisplaysystem,andthestarsensortobetested.ThispapermainlystudyontheStarFieldSimulatorfromaspectsofhowtof

7、ormthedynamicreal-timestarmapononehandandthehard-wareconfigurationontheotherhand.Thebriefworkdoneinthispaperandthefinepointsaresummarizedasfollows:Firstly,analgorismoffast-searchingisputforwardwhichcanperformfastandefectivesearchingofthestarcatalogdatabase.Thea

8、lgorithm,whichissuitableforcomputercomputing,ofconvertingstarpositionfromStandardEpochtotheobservationtimeisintroduced,too.Atthesametime,theequationofstarposition,considerin