[發明專利]高精度低信噪比橢圓化星點光斑細分定位方法

在審

• 申請號: 201410593185.1
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104316049A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉南南;曹小濤;王棟
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明屬涉及天文學測量導航技術領域，具體涉及一種高精度低信噪比橢圓化星點光斑細分定位方法。

背景技術

天文學導航是一種自主導航方式，空間飛行器通過測量恒星位置來確定自身的方位，其測量精度決定了導航精度，其中細分定位方法是其中的核心技術之一。

現有技術當中，星點光斑的定位方法主要有質心類算法、曲線擬合類算法和相關測量算法等三類。質心法也叫矩心法，星點光斑中心為光強關于像素坐標的一階矩與零階矩的比值，該算法的優點是計算簡便、實時性好，缺點是抗噪聲干擾能力和魯棒性有限；曲線擬合類算法，用二次函數或高斯函數等對星點光斑光強曲線進行擬合，然后用求函數極值的方法，確定星點光斑中心，該算法的優點是舍去了高次項，高次項對應噪聲成分，對噪聲起到了平滑作用，缺點是由于像差等因素影響，光強分布與函數形狀有差別，精度不高；相關測量算法是一種基于傅里葉變換平移特性的位置估計方法，它建立了一種函數在時域坐標的平移矢量和傅里葉頻域相位變化的對應關系，該算法的優點是抗噪聲能力強，缺點是計算量大，圖像出現旋轉時，精度下降明顯。

由于目標高星等和像移的影響，使得低信噪比降低；另外像移和光學系統像差使得星點光斑趨于橢圓化，現有的上述通用方法難以高精度的確定星點光斑的位置，因此，目前亟需一種可以實現對低信噪比橢圓化星點光斑的高精度定位方法來解決這個問題。

發明內容

為了解決空間飛行器在高目標星等、像移和光學系統像差影響下的高精度星點測量問題，本發明提供一種高精度低信噪比橢圓化星點光斑細分定位方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的高精度低信噪比橢圓化星點光斑細分定位方法，該方法的條件和步驟如下：

步驟一、設初始權值函數為二維高斯函數，如式(1)所示：

w(x,y)=12πσxσyexp[-(x-xc)22σx2-(y-yc)22σy2]---(1)]]>

初始權值函數中心位置(x,y)位于星點光斑光強最大值位置，x方向和y方向上的初始權值函數高斯寬度都設為1個像素，即σ_x＝σ_y＝1；

步驟二、利用式(2)和式(3)同時采用加權質心法計算第一幀圖像的星點光斑中心位置(x_c,y_c)，并將其作為下一幀權值函數中心位置，式(2)和式(3)中，I(x,y)為星點光斑光強函數：