全天球星圖快速匹配方法分析與研究.pdf

1、星敏感器作為一種高精度的姿態(tài)測量敏感器，以天球坐標系作為參考坐標系、星空為作用對象，具有自主性強、無累積誤差等優(yōu)點，能夠為航天器提供準確的空間方位與基準，在航天工業(yè)等領(lǐng)域中有著重要的應用價值。隨著星敏感器可探測最大星等量級的提高，導航星表中星點數(shù)量成指數(shù)型上升，星圖識別算法性能有較大程度下降。為實現(xiàn)星敏感器快速準確的全天識別，有必要對星圖識別原理進行深入分析。論文以飛行器海上測量與控制聯(lián)合實驗室開放基金項目“全天球星圖快速匹配方法分析與

2、研究”為背景，從星圖識別算法基本原理出發(fā)，對當前兩種典型全天球星圖識別算法進行了理論分析與仿真驗證，在此基礎(chǔ)上提出了一種魯棒性更優(yōu)的星圖識別算法。具體工作包括：
　　(1)介紹了星圖識別方法的基本原理，闡述了星圖識別方法的具體實現(xiàn)步驟。
　　(2)對傳統(tǒng)的星圖識別算法進行了理論分析與仿真驗證，采用 MATLAB對三角形算法與柵格算法進行了仿真，并著重研究了星點位置噪聲、星等亮度噪聲以及“缺失星”、“假星”對兩種星圖識別算法識

3、別率的影響。仿真結(jié)果表明三角形算法實現(xiàn)簡單，但存在較大的冗余匹配，識別速度較慢；柵格算法識別速度快、存儲容量小，優(yōu)勢較明顯。
　　(3)根據(jù)仿真結(jié)果，采用柵格算法實現(xiàn)了高極限探測星等量級的星圖識別。在9等星探測能力條件下，使用MATLAB仿真實現(xiàn)星圖識別，算法平均識別時間為1.342s，識別率接近100％，速度和識別率滿足課題要求。
　　(4)為克服柵格算法在構(gòu)造恒星特征模式時需要選取臨近星進行圖像旋轉(zhuǎn)的問題，提出了一種基于