[發明專利]基于星密集度的星圖仿真器導航星優選方法

有效

• 申請號: 201410324104.8
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104154929B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陳雪芬;康國華;周瓊峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明屬于定位導航與控制技術領域，特別是自主式導航星敏感器領域。

背景技術

自主式導航星敏感器是目前星敏感器研究的熱點。在自主式星敏感器的研制過程中，用于測試星敏性能的星圖仿真器的性能至關重要，其性能的高低直接影響自主星敏的好壞。而選擇導航星是星圖仿真的重要步驟，是有效進行星圖識別的前提，主要是為了實現導航星的均勻分布以及降低導航星星庫的冗余度。傳統的星圖仿真器導航星優選方法，在視場角較大時，導航星冗余度也較大。

目前，主要有兩類方法可用來實現優選導航星：

第一類方法：這類方法主要以實現導航星在全天球的均勻分布為目標。很多優選導航星的方法都是在此基礎上產生的。正交網格法將單位天球投影到平面上，再正交分割投影平面，即將天球分成很多等面積的天區，在各天區中分別選取一顆恒星作為導航星。由于天區的實際長寬比會隨著緯度不斷變化，故導航星分布密度并不均勻。為了克服此類方法的缺陷，球面分塊法、固定斜度螺旋線等方法產生了。此類方法可實現均分天球，而且每個天區長寬比與其所處天球位置關系不大，所以得到的導航星分布也更均勻。另外，還有基于玻爾茲曼熵的優選方法，該方法從選定的兩顆導航星出發，再逐個選取其他導航星，使已選導航星總體的玻爾茲曼熵達到最小，該方法可以實現有效刪除冗余星，使得導航星在全天球均勻分布的目的。

第二類方法：此類方法從局部天球上導航星的均勻分布出發，以局部的均勻分布實現在全天球的均勻分布。Texas A&M大學在此基礎上，提出了自組織導航星選取方法。該方法建立在任意光軸指向的視場內導航星數目充足的前提下，根據恒星之間的位置關系，逐個挑選導航星，從而實現導 航星在局部和全天球上的分布都比較均勻?；貧w選取方法根據視場范圍內可觀測得到的恒星數目，基于支持向量機的方法，生成動態的星等閾值，依據此星等閾值篩選不同天區視場范圍內的觀測星進而獲得導航星，該方法可以實現導航星的均勻分布。另外，還有星等加權方法，該方法按照星等給每顆恒星賦予不同權值，低星等的權值高，而高星等的權值低，根據權值來選取導航星，方法也優于正交網格法。

上面的方法中，第一類方法對于星敏感器的視場范圍和各天區視場內導航星的數目，考慮不足。雖然可以在一定程度上實現導航星的均勻分布，但當視場范圍很大時，仍然會存在冗余的導航星；第二類方法，相比而言，彌補了第一類方法的不足，能實現導航星均勻分布，但是標準差比較大，結果不夠精確。

另外，蘇州大學的吳峰博士在他2012年的學位論文《自主導航星敏感器關鍵技術的研究》(吳峰.自主導航星敏感器關鍵技術的研究[D].蘇州：蘇州大學,2012)中，提出了MIPS(Multi-scale image plane segmentation)，即多尺度像平面分割導航星優選方法。運用該方法所選取的導航星在全天球和局部天球上的分布都很均勻。該方法的基本思想是：將該天區看成平面區域，如果任意光軸指向的視場內導航星的星像在像面上都均勻分布，那么這些導航星在天球上也就近似均勻分布。正是基于這一思想，MIPS方法把導航星在整個天球上的分布問題轉化為恒星星象在像平面上的分布問題。該方法經過其仿真表明，它能有效減少高密度天區的星數，而對低密度天區的星數影響甚微。同時，運用該方法所得到的導航星星庫標準偏差最小，分布最均勻，優于現有的一些方法，如自組織方法、回歸方法、星等加權方法等，但是方法處理相對比較復雜。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種基于星密集度的星圖仿真器導航星優選方法(ITSI導航星優選方法)，該方法比較簡單，但是得到的導航星星庫標準偏差較小，分布較均勻，兼顧了效率和效果。

本發明公開的一種基于星密集度的星圖仿真器導航星優選方法，包括以下步驟：

1)文件讀取、選取數據域以及數據域數據整合：處理SAO星表(The Smithsonian Astrophysical Observatory Star Catalog史密松天體物理臺星表)，經過數據篩選、單位轉換等相關計算處理，得到所需構建星庫的數據，得到歷元時刻(J2000.0)下的平位置坐標，以赤經赤緯的形式表示為：(α₀，δ₀)；

2)將SAO星表所提供的歷元時刻的恒星位置數據分別進行自行、歲差和章動修正；

3)觀測星提?。簩⒔涍^步驟1)和2)處理后的星表數據，即更新了恒星位置坐標后的星表數據，根據光軸指向進行觀測星提取，實現按照視場范圍來讀取和顯示，對處理后的星表數據進行進一步星過濾處理；