临近空间高动态星图仿真技术的研究

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1、分类号学号M200972169学校代码10487密级硕士学位论文临近空间高动态星图仿真技术研究学位申请人黄：博学科专业：模式识别与智能系统马杰副教授指导教师：田金文教授答辩日期：2012.1.10AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonSimulationofHigh-dynamicStarImagesinNearSpaceCandidate：Huan

2、gBoMajor：PatternRecognitionandIntelligentSystemSupervisor：Assoc.Prof.MaJieProf.TianJinwenHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

3、对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）

4、学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要临近空间是指高度在20到100千米之间的空间环境。随着临近空间飞行器受到越来越多的重视，其相关技术也在飞速发展当中。现阶段临近空间飞行器采用天文导航系统能够提供很多其他导航系统不具备的优势。为了避免高昂的实验费用和冗长的星图数据采集周期，有必要使用计算机模拟星敏感器在临近空间飞行器上拍摄的星图，用于导航算法的性能研究。现阶段，大量的研究集中在理想星图仿真技术上，而缺少临近空间飞行环境对星敏感器拍摄星图干扰影响的研究。因

5、此，本文的研究工作主要集中在临近空间高动态星图仿真技术研究方面。首先，本文介绍了国内外星模拟器技术的研究现状，对星图仿真技术的原理和流程进行了详细的描述分析。介绍了星表制备，星信息检索，坐标转换，星等能量到图片灰度转换和星点点扩散函数等一系列问题，分析了其中关键问题并推导了计算公式。其次，理论分析临近空间飞行环境对星敏感器拍摄星图的影响并建模仿真。分别研究飞行器振动、光行差、蒙气差、气动光学效应和噪声等干扰因素的影响；通过对飞行器角振动进行谱分析，建立角振动功率谱密度与随机角振动振幅之间的数量联系，将

6、角振动转化为星点在成像平面上的抖动；定量分析飞行器运动，地球周日、周年运动导致的光行差对成像的影响；建立蒙气差随飞行高度变化的数学模型，计算不同飞行高度下蒙气差影响程度；通过多个随机斑点函数的叠加构造湍流流场的瞬时点扩散函数实现气动光学干扰效果的可视化仿真。关键词：星图仿真星敏感器振动功率谱密度气动光学效应光行差蒙气差I华中科技大学硕士学位论文AbstractNearSpaceistheheightofspacebetween20and100km.Asnearspaceaircraftistaking

7、moreandmoreattention,itsrelativetechnologyaredevelopedrapidly.Atthepresentstage,advantagesprovidedbycelestialnavigationsystemaremuchmorethantheothers.Simulatingstarimagescapturedbystarsensoronthenearspaceaircraftinpcinordertostudytheperformanceofthenavi

8、gationalgorithmisnecessary,whichcanavoidtheexpensivecostsandendlessperiod.Recentstudiesfocusedonsimulationofidealstarmap,butthestudiesofnearspaceenvironmentonthestarmapsarelacking.Therefore,thispaperfocusedonthesimulationofhighdy