基于大视场星敏感器的目标识别技术.pdf

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1、2015年第34卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)41DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)09-004143基于大视场星敏感器的目标识别技术丁国鹏，张涛，郑伟波，李勉洪(中国科学院上海技术物理研究所，上海200083)摘要：天基目标探测技术已成为当今空间研究领域的前沿性技术。深空目标由于距离较远，在探测器上为点目标成像，很难通过外形特征将其与恒星、行星等虚假目标区分。大视场星敏感器由于自带导航星库，能有效地将虚假目标中恒星剔除。依据真假目标在赤经坐标系下运动规律的不同，结合星敏感器的姿态矩阵

2、，可将真正的目标从复杂的星空背景中准确地识别出来，从而达到安全防护目的。仿真结果验证了该方法的有效性。关键词：目标探测；星敏感器；姿态矩阵中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)09--0041--03TargetrecognitiontechnologybasedonstartrackerwithlargefieldofviewDINGGuo—peng，ZHANGTao，ZHENGWei—bo，LIMian—hong(ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics，ChineseAcademyofSciences，Sh

3、anghai200083，China)Abstract：Space—basedtargetdetectiontechnologyhasbecomethefrontiertechnologyofspaceresearch．Becausedeepspacetargetisfarawayfromthedetector，itsimageshapesaspot，itisdificulttobedistinguishedfromthefalsetargetssuchasstarsandplanetbyshapefeatures．Startrackercanefectivelyexcludet

4、hestarsinfalsetargetsduetoitsnavigationsatellitelibrary．Accordingtodifferenceoflawofmotionoftrueandfalsetargetsinrightascensioncoordinatesystem，combinedwithattitudematrix，thetrackercanrecognizethetruetargetfromcomplexstarrybackground，SOastoachievethepurposeofsafetyprotection．Simulationresults

5、verifythevalidityoftheproposedmethod．Keywords：targetdetection；startracker；attitudematrix0引言体积、重量和功耗。随着人类航天活动的日益频繁，太空碎片也急剧增多，1大视场星敏感器工作原理对航天器构成了很大的威胁，对其的监测也成为当今研究1．1大视场星敏感器设计原理的热点。由于天基观测不受大气环境、地理环境等条件大视场星敏感器的设计原理如图1所示，因为太空碎限制，所以，它成为了太空碎片的一种主要监测手段。星敏片在空间的分布具有随机性，为了提高捕获目标的几率，则感器是一种以恒星为参考系，以星空为工作

6、对象的高精度需要将光学系统设计成超大视场。而视场增大后，因视场空间姿态测量装置，通过探测天球上不同位置的恒星进行内能观测到更多的恒星，有足够的亮星做星敏姿态测量的星图匹配后姿态解算，为卫星、宇宙飞船等航天器提供准确导航星，则可将导航星库中的暗星剔除以减少星图匹配时的姿态信息。探测目标1．1视场大能观测I．1有足够的亮星ll对星等要求比需求大视场r_．1更多恒星r．1做导航星r__1普通星敏感器低目标识别中的主要困难在于提取稳健的、能分离的目标特征J。但无论是太空碎片还是恒星都距离探测器非常远，可以认为是平行光入射，在像平面上都是呈现一个不更大的视场I．1载荷小故而1．i光学载荷体

7、积、II光学系统可以更大的探测几率r__1可放置多个r重量减小r1设计成小口径具有几何特征的斑点。因此，对太空碎片的天基监测和对恒星的姿态测量具有一定的共同性，可以考虑将二者功能图1探测系统设计原理Fig1Designprincipleofdetectionsystem进行复合复用，达到一物多用的效果，可减少卫星载荷的收稿日期：2015-02-22基金项目：装备预先研究项目(61501020103)42传感器与微系统第34卷间，同时降低了光学系统对恒星光束能量的需求，对星等的量坐