[發明專利]基于電注入星圖的星敏感器功能測試方法及裝置

有效

• 申請號: 200810057152.X
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101226113A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 張廣軍;魏新國;劉付成;江潔;鄭循江
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00;G01C21/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司
• 代理人: 張穎玲;張瑾

技術領域

本發明涉及星敏感器測試技術，特別是一種基于電注入星圖的星敏感器功能測試方法及裝置。

背景技術

星敏感器是一種利用恒星觀測，為空間飛行器提供高精度姿態信息的航天測量儀器，其工作原理為：星敏感器前端攝像頭單元利用電荷耦合器(CCD，Charge?Coupled?Device)或互補性氧化金屬半導體(CMOS，Complementary?MetalOxide?Semiconductor)圖像傳感器拍攝得到星圖圖像，經過圖像處理程序得到恒星像點的質心坐標和亮度的信息，之后星圖識別程序利用獲得的信息在導航星庫中找到對應的恒星，最后計算出星敏感器的三軸姿態。

一般，在星敏感器投入使用前，必須進行一系列的地面功能測試，用以檢驗其各部分功能的有效性和可靠性。通常的地面功能測試方法主要有兩種：一種方法是借助星場模擬器來進行功能測試，其基本方法是用星場模擬器模擬無窮遠的星空，星敏感器通過觀測模擬的星空圖像進行識別和姿態計算。該方法的缺點在于星場模擬器價格昂貴，且星場模擬器必須與星敏感器相匹配，通用性不強。另一種比較常用的地面功能測試方法是外場觀星測試，即在室外的實際星空下測試，該方法雖然不需要對星空進行模擬，比較簡單易行，但是受天氣等因素影響較大，無法保證隨時測試的需求，也無法模擬星敏感器的在軌狀態。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于電注入星圖的星敏感器功能測試方法及裝置，不僅測試簡單易行、通用性強，且不受天氣因素影響、隨時可以進行測試、成本低。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于電注入星圖的星敏感器功能測試方法，該方法包括：

A、對衛星運動的軌道參數和姿態進行仿真計算，并模擬生成星敏感器所拍攝的星圖圖像；

B、以星點為中心，將星圖局部更新傳輸；

C、將局部更新一一在星敏感器的星圖背景疊加，并進行星圖識別及解算姿態；

D、檢驗星敏感器的星圖識別和姿態解算的結果是否正確。

步驟A所述模擬生成星圖圖像進一步包括：

A1、根據衛星的軌道動力學方程計算當前時刻的衛星軌道參數；

A2、根據計算出的當前時刻的衛星軌道參數計算衛星質心軌道坐標系相對于地心慣性坐標系的方向余弦矩陣C_oi；

A3、根據衛星運動的角速度，計算出當前時刻星本體坐標系相對慣性坐標系的方向余弦矩陣C_si；

A4、根據星敏感器在衛星上的安裝角，計算出當前時刻星敏感器坐標系相對于慣性坐標系的方向余弦矩陣C_mi；

A5、根據透視投影變換計算得到模擬星圖；再根據模擬星圖中的星點坐標和星等生成數字星圖。

步驟C進一步包括：

C1、將接收到的局部星圖數據與星敏感器星圖存儲區的星圖背景相疊加，得到一幀包含背景和星點的完整的數字星圖；

C2、對得到的星圖圖像進行預處理，提取星圖圖像內星點的質心坐標和星點的亮度信息；

C3、根據所述星點質心坐標和星點亮度信息進行星圖識別和跟蹤；

C4、根據所述星圖識別和跟蹤結果，解算星敏感器姿態。

所述局部更新具體為：

B1、設置星點中心的鄰域像素大小、視場內選取的恒星顆數；

B2、每次只更新視場內選取各恒星周圍鄰域的圖像數據，并傳輸至星敏感器。

一種基于電注入星圖的星敏感器功能測試裝置，該裝置包括第一計算機、第二計算機和通訊線纜，其中，第一計算機、第二計算機分別通過通訊電纜連接星敏感器，

第一計算機，用于對衛星運動的軌道參數和姿態進行仿真，計算安裝在衛星上的星敏感器的姿態，模擬生成相應姿態下星敏感器所拍攝的星圖圖像，并將星圖圖像傳給星敏感器；

第二計算機，對根據星敏感器傳送的識別結果和姿態信息對星敏感器的工作狀態進行分析，驗證星敏感器電子部件工作的有效性和可靠性。

所述第一計算機包括星圖模擬模塊、星圖局部更新和傳輸模塊、計時器，

星圖模擬模塊，用于根據衛星運動的軌道參數、星敏感器在衛星上的安裝角、成像參數等，模擬數字星圖，并發送到星圖局部更新和傳輸模塊；

星圖局部更新和傳輸模塊，將局部更新的星圖傳給星敏感器；

計時器，用于提供星圖模擬的時間。

所述第二計算機包括結果分析與處理模塊，用于對識別和姿態解算的結果進行分析，檢驗星敏感器星點定位、星圖識別以及姿態計算各模塊功能的有效性和可靠性。