星敏感器快速星图识别算法研究

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1、密级：公开硕士学位论文星敏感器快速星图识别算法研究StudyonQuickStarIdentifyAlgorithmforStarSensor研究生姓名：赵启坤学科专业：控制科学与工程导师姓名：夏刚完成日期：2016年4月2日中国航天科技集团公司第一研究院TheFirstAcademyofChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation独创性声明作者郑重声明：本硕±学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，也不包含，论文

2、中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果为获得中国航天科技集团公司第一研究院或者其他单位的学位或证书所使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论。与我文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名？：务居坤＂日期；＞〇／占、：—今５学位论文版权使用授权书本人完全了解中国航天科技集团公司第一研究晓有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可Ｌ乂公布论文的全部或部分巧容、、，可Ｌ乂采用影印缩印数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意

3、《中圈优秀博硕去学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中園学术期刊（光盘版化Ｋ电子杂志社，编入ＣＭＩ学位论文全文数据库并充实到学。位论文学术不端行为检测系统比对数据库，同意按章程规定享受相关利益。保密论文在解密后遵守此规定。论节巧３文作者签名：主＾爲争导师签名；＾＾／＿＇年今月曰中国航天科技集团公司第一研究院硕士学位论文摘要星敏感器是一种以恒星为参照物的高精度姿态测量设备，具有自主性好、抗干扰能力强、姿态测量精度高、测量误差不随时间漂移的特点。星敏感器星图识别技术是星敏感器的关键

4、技术之一，直接决定着星敏感器姿态输出速率和姿态输出成功率。本文以星敏感器星图识别为切入点，研究在保证星敏感器姿态输出成功率的情况下，如何通过快速星图识别提高星敏感器姿态更新速率，完成的主要工作包括：1.以历元J2000.0下的史密松天文台星表（SAO）为数据来源，完成了导航星表的创建。首先基于星等阈值对SAO星表中的25万颗导航星进行筛选，对筛选后剩余的五千多颗恒星采用历元转换方法完成了恒星视位置转换。其次，在导航星筛选方面文中提出了一种基于导航星对筛选的方法，保证了各个视场中导航星对的数量准均匀化。最后，利用K向量存储的方法在把导航星

5、对存储在导航星库中，提高了信息检索效率。2.分析了恒星坐标由天球坐标系到像平面坐标系的转换，透视投影变换和非线性成像模型，通过星等到灰度的转换生成模拟星图，编程实现了星图模拟软件，为后续算法的仿真试验创造了必要的软件测试环境。3.针对星敏感器全天球星图识别，对现有的三角形星图识别算法进行改进，提出了一种改进后的三角形星图识别方法。算法以存储导航星对角距代替存储导航星三角形的特征信息，以角距识别代替三角形识别，并通过增加一颗检验星消除观测三角形的冗余匹配。算法在一定程度上解决位置误差、星等误差和伪星干扰等问题，具有较快的识别速度和较高的识

6、别准确率。4.针对有先验信息的局部天区星图识别，提出了一种基于QTM导航星库划分的局部天区星图识别方法。算法利用球面四元三角法对全天球导航星库进行划分和编码，利用上一时刻的视轴方向，角距匹配搜索范围是全天球星图识别算法的1/50，大大缩短了星图识别的时间。5.针对跟踪模式星图识别问题，提出了一种基于星间角距匹配的跟踪模式星图识别方法。算法通过在内存中维护一个小的实时星库，把星图匹配的范围进一步缩小，从而进一步的提高了跟踪模式下的星图识别效率。经过验证，算法的识别速率比局部天区星图识别方法更快，而且算法具备在加大角速度机动条件下的稳定跟踪

7、能力。总体来说，本文按照不同任务阶段的不同需求，分别对星敏感器的全天球星图识别、局部天区星图识别和跟踪模式星图识别进行了研究，并对相关算法进行改进或重新设计，达到了提高星敏感器星图识别速率的目的。关键词：星敏感器；星图识别；导航星库；QTM；星跟踪-I-中国航天科技集团公司第一研究院硕士学位论文StudyonQuickStarIdentifyAlgorithmforStarSensorAbstractStarsensorisakindofhigh-precisionattitudemeasuringinstrument,whichref

8、erstostarsonthecelestialsphere.Starsensorsmeasureattitudesveryfastinanypositionofspacewithoutanysupplem