一种自主星图识别算法

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1、第25卷第6期航天器工程V01．25No．62016年12月sPACECRAFTENGINEERING101一种自主星图识别算法贾蒙杨(中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京100094)摘要为了改善星敏感器系统的星图识别实时性和可靠性，文章在研究现有的星图识别相关技术基础后，提出了基于特征向量投影法的算法核心，并在这一核心的基础上完成了星图识别算法和导航星图数据库的改进设计。最后编写仿真测试软件对此算法程序进行了性能测试，测试结果表明，文章提出的自主星图识别算法在星图识别实时性和可靠性方面都较以往算法有了提高。关键词星敏感器；星图识

2、别；特征向量投影法中图分类号：TP75文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．06．016AnAlgorithmforAutonomousStarFieldIdentificationJIAMengyang(InstituteofTelecommunicationSatellite，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Researchesonseveralexistingstarpatternrecognitio

3、ntechnologiesarecarriedoutinthisarticle．Toimprovetheefficiencyandreliabilityofstarsensorsystem，anewadvancedstarpatternmatchalg。rithm——based。ntheessentialalgorithmnamedEigenvectorPr。jectionMethod(EPM)——isdesigned，programmed，andtestedinthisarticle．Thisalgorithmisdesignedt

4、ore—ducedatacapacityofthestardatabaseandtoimprovethespeedofprocessing．Accordingtothetestresults，thisnewaIgorithmhassuccessfuIIyimprovedtheefficiencyandreliabi“tyofthestarmaprecognitionsystem．Keywords：startracker；starpatternmatching；EPM1引言星敏感器系统是实现航天器自主姿态控制的关键系统，它依靠自主星图识

5、别技术实现对航天器姿态的实时自主监测。随着航天技术的不断发展，航天器的任务也随之越来越多样化，许多新的航天任务如空间交会对接、空间激光通信口1等都对航天器进行姿态控制实时性提出了更高的要求。因此，在现有星敏感器系统的技术基础上，需要发展可靠性和运行效率更高的自主星图识别技术。从地球或附近某一点向宇宙空间中任意方向看去，不论观察点如何移动或变换姿态，两颗任意恒星间的角距总是不变的，这就使得天球上的一对恒星具有了一定的特征性，自主星图识别技术就是利用这种特征性，设计星图识别算法程序和导航星数据库，事先对恒星图像的自主模式识别。经过近几十年

6、的发展，星图识别算法和导航星图数据库都有了多种设计思路，用以满足不同的任务需求。导航星库是利用特征性并根据星图识别算法的需求，从全天恒星中经过删选和优化设计而得到的一种星图数据库。在这个数据库中，恒星数量必须收稿日期：2016—11一04；修回日期：2016—11—22作者简介：贾蒙杨，男，硕士，工程师，研究方向为图像处理。Email：kerr-1@126．com。102航天器工程25卷尽可能少，以保证导航星库不会过大，可以适应硬件容量并能支持算法快速高效运行。但恒星数量也不能过少，必须保证数据库对天球的均匀覆盖，并且还需满足相机任意

7、视场中的恒星数量足够多这一要求。目前对导航星图数据库的设计方法，国内外都有研究。主要的研究方向是优化数据结构，缩减数据库容量等，如自组织导航星选择方法[2]、二维精简索引法D]、字符串制定法H3等。下面简要介绍2种通用性较高的基础性设计。(1)星等加权方法[53是基于恒星越亮被星敏感器捕获到的概率越大这一前提提出的。根据恒星的星等给每颗恒星赋予不同的权值。对低星等的恒星赋予较高的权值，使星等低的恒星被选作导航星的概率较大。在挑选导航星时，先从标准星表中选出有可能成为导航星的恒星构成候选导航星表，然后按星等大小由低到高依次将导航星按其原

8、有的位置信息追加到导航星表中。但在实际使用中，由于空间相机视场范围有限，而整个星库的加权值又是固定的，很可能在一个视场图像中不能获取足够数量的导航星，导致匹配识别失败，而在下一视场中恒星数量过多，又会导致运算量过大失去实