[發明專利]一種用于星敏感器的篩選導航星的方法

有效

• 申請號: 201210344509.9
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102840861A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 吳峰;沈為民;朱錫芳
• 申請（專利權）人: 常州工學院;蘇州大學
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 湯志和

技術領域

本發明屬于天文導航技術領域，涉及一種用于星敏感器的篩選導航星的方法。

背景技術

星敏感器通過星圖識別，比較觀測星星組和導航星星組的特征，識別觀測星，確定它們在本體坐標系和慣性坐標系中的坐標，從而測量出衛星姿態，是現代航天領域中一種精度最高的衛星姿態測量儀器。星圖識別是星敏感器的核心技術，建立導航星星庫是識別星圖的重要前提，合理選擇導航星對于降低導航星星組特征相似性，提高星圖識別速率和星圖識別成功率，增強星敏感器抗偽星干擾能力，提高姿態測量精度有重要意義。

導航星在全天球上分布均勻時，導航星的星組特征冗余性小，星圖識別穩定性高，通常以導航星分布均勻性評價優選(篩選)算法，目前的導航星優選(篩選)算法大致可以分為兩大類。

第一類算法以導航星在全天球的均勻分布為出發點。1998年林濤等提出的正交網格方法將單位天球投影到平面上，正交分割該投影平面，將全天球分成很多互不交叉的等面積天區，在每個天區中選取一顆恒星為導航星。由于天區長寬比隨著緯度變化，導航星密度并不均勻。2004年Samaan,Malak?A等提出的球面分塊法(The?Spherical?Patches?method)、固定斜度螺旋線法(The?Fixed-Slope?Spiral?method)和帶電粒子法(The?Charged?Particles?method)等算法均分天球，每個天區長寬比與所處位置的關系不大，得到的導航星分布也更均勻。2004年發表在ELECTRONICS?LETTERS第40卷第2期上的基于玻爾茲曼熵的導航星優選算法，從選定的兩顆導航星出發，逐個選取其他導航星，使所有已選導航星的玻爾茲曼熵最小，該算法可以有效刪除冗余星，獲得均勻的全天球導航星分布。此類算法較少考慮星敏感器的視場和各個天區視場內導航星的數目，雖然可以實現導航星均勻分布，但當視場很大時，每次可觀測到的導航星仍有冗余。

第二類算法從導航星在局部天球上的均勻分布出發，實現在全天球上的均勻分布。2000年李立宏等提出星等加權方法，按照星等給每顆恒星賦予不同的權值，低星等的恒星有高權值，高星等的恒星有低權值，根據權值選取導航星，算法優于正交網格方法，但該算法較少考慮恒星位置，導航星分布均勻性有待提高。2002年Texas?A&M大學Hye-Young?Kim等提出了自組織導航星選取算法，在滿足任意軸指向的視場內達到一定導航星數的前提下，根據恒星的位置關系，逐個挑選導航星，導航星分布在局部和全天球上都較均勻。2004年鄭勝等提出的回歸選取算法根據視場內可觀測到的恒星數，基于支持向量機的方法，生成動態星等閾值，依據該閾值篩選不同天區視場內的觀測星獲得導航星，該方法能得到比較均勻的導航星分布，但對于有固定極限星等的星敏感器，回歸選取算法得到的導航星分布仍不夠均勻。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于星敏感器的適于均勻篩選出導航星的方法。

本發明的基本思想是，由于星敏感器的視場內的天區只占據全天球的很小一部分，所以該視場內的天區可看成是平面區域，如果任意視場內的導航星成像的像面均勻分布，那么導航星在全天球上也近似均勻分布。這樣，可以根據像面上的星像密度篩選導航星，把導航星在全天球上的分布問題轉換為其星像在像面上的分布問題。

在所述基本思想下，本發明提供了一種用于星敏感器的篩選導航星的方法，包括：

步驟一、根據星敏感器的極限星等，對全天球的原始星表作星過濾處理，即刪除雙星、變星和星等高于極限星等的恒星；并根據星圖識別算法確定星數閾值N_th；

步驟二、所述星敏感器在當前天區視場內的剩余星的數量設為N，若N≤N_th，則所述剩余星都選為導航星，執行步驟三；

若N＞N_th，則通過多尺度像面分割篩選所述當前天區視場內的導航星，其步驟如下：

步驟(1)將所述剩余星成像到像面，把該像面分割為行數為p、列數為q的正交網格；所述正交網格中的每個網格為一個小區；