基于恒星測量的載荷視線確定方法研究.pdf

1、星載TDI CCD(Time Delayed and Integration Charge-coupled Device)紅外相機是對弱小目標進行探測的核心設備，相機的視軸指向精度是對目標進行高精度跟蹤定位的關鍵因素，為了實現(xiàn)紅外監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)對目標高精度的實時性跟蹤、定位，必須確保正確的目標視軸指向。
　　視線確定技術一般是通過控制衛(wèi)星平臺位置、平臺姿態(tài)調整角（失配角）和對相機指向，建立數(shù)學模型，分析掃描相機中存在的誤差因素，來減

2、小目標視軸指向誤差，實現(xiàn)精確校正。高精度的恒星提取算法與視軸指向實時校正算法是視線確定技術的兩個關鍵技術。
　　本文分別對這兩個方面展開研究，首先是對星載TDI CCD相機成像模型進分析，針對TDICCD的結構特點，研究并提出了一種適應于平臺抖動條件下TDI CCD的質心確定算法；其次，利用衛(wèi)星姿態(tài)的失配角參數(shù)，提出了基于擴展卡爾曼濾波的目標視軸指向進行實時校正的方法。
　　論文主要包括以下三個部分：
　　第二章介紹了

3、傳感器成像的數(shù)學模型，研究了線陣擺掃相機的成像模型，并針對不同成像因素對傳感器的成像效果進行了分析，解算衛(wèi)星位置變化和衛(wèi)星姿態(tài)變化對相機成像的影響公式；
　　第三章在TDI CCD工作原理的基礎上對其信噪比進行分析，得到不同級數(shù)的CCD相機對信噪比影響的結論，并以高斯背景和云層雜波背景為例，通過仿真對理論分析進行驗證。針對衛(wèi)星平臺抖動產生圖像混疊的情形，提出適應于TDI條件下的質心確定算法，仿真實驗表明，該算法可以有效的對多次積分

4、造成恒星點質心偏移進行有效抑制。
　　第四章對視軸指向校正進行分析，根據(jù)掃描相機的成像特點，引入了擴展卡爾曼濾波算法，提出了目標視軸指向校正的最小二乘方法，建立了失配角參數(shù)的實時估計模型，闡述了基于失配角參數(shù)實時估計技術，通過設立檢查點、控制點和進行蒙特卡洛仿真，比較最小二乘原理和實時校正方法兩種算法在視軸校正的精度和穩(wěn)定性上的性能。仿真結果表明，該算法能夠有效的解決高軌紅外監(jiān)視系統(tǒng)在動平臺條件下圖像配準的難題，也能夠為掃描相機在