[發明專利]基于區域網內恒星影像的星相機定標定姿方法及系統

有效

• 申請號: 201710284016.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107101648B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 金淑英;程宇峰;王密
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種基于區域網內恒星影像的星相機定標定姿方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1，星點提取，首先根據星上下傳的姿態信息和星相機幾何參數的初始值，預測星點的圖像坐標，對該星點預測的圖像坐標鄰域內的像素進行亮點檢測，計算矩特征，確定星點的質心坐標；

步驟2，星圖識別，包括根據星上下傳的姿態信息和星相機幾何參數的初始值，計算出整個圖像對應的恒星的赤經赤緯的范圍，根據赤經赤緯的范圍從已知星表獲取恒星的赤經赤緯；

步驟3，建立平差模型，包括設星相機的幾何參數包括焦距f，主點(x₀，y₀)，畸變系數k₁，k₂，k₃，p₁，p₂，p₃；設區域網內共有n張星圖，屬于一段連續成像時間范圍內的數據，這些星圖之間有公共的恒星點，并且相機幾何參數是相同的，第i張星圖對應的三個姿態角為ω_i，θ_i；設第i張星圖有m_i個星點，第j個星點的圖像坐標為(x_ij，y_ij)，其中j＝m₁，m₂，...，m_i，...，m_n，對應的赤經赤緯是(α_j，β_j)，dx，dy為星相機的幾何畸變，

建立誤差方程如下，

其中，為星圖i內的點j的像方坐標(x_ij，y_ij)的估計值，

J2000坐標系下的恒星矢量

從J2000坐標系到星敏坐標系的旋轉矩陣

將誤差方程簡寫為AX＝L

其中，

系數矩陣

未知數的改正數X中包含各未知參數的改正數如下，

常數

步驟4，最小二乘解算定標與定姿參數，包括以下子步驟，

步驟4.1，設當前的迭代次數l＝0，設置未知數的初值X⁰；

步驟4.2，按照最小二乘法迭代求解，得到未知數的改正數X＝(A^TA)^-1(A^TL)，

令X^l+1＝X^l+X，X^l表示第l次迭代得到的未知參數的值，X^l+1表示第l+1次迭代得到的未知參數的值，

令當前的迭代次數l＝l+1，根據預設的改正數閾值R和次數閾值N進行判斷，

若X＜R，或當前迭代次數＞N，結束循環，得到未知參數的值，其中f，k₁，k₂，k₃，p₁，p₂，p₃，x₀，y₀為定標參數，為定姿參數；

否則繼續步驟4.3；

步驟4.3，重新計算常數L，然后轉到步驟4.2。

2.根據權利要求1所述基于區域網內恒星影像的星相機定標定姿方法，其特征在于：步驟1中，根據下式預測星點的圖像坐標，

其中，(x_ij，y_ij)代表星點的圖像坐標。

3.根據權利要求1所述基于區域網內恒星影像的星相機定標定姿方法，其特征在于：步驟2中，根據下式算出整個圖像對應的恒星的赤經赤緯的范圍，

其中，(α_j，β_j)為對應的赤經赤緯，根據赤經赤緯的范圍從已知星表獲取恒星的赤經赤緯。

4.根據權利要求1或2或3所述基于區域網內恒星影像的星相機定標定姿方法，其特征在于：步驟4.3中，重新計算常數L，包括根據X^l+1計算根據計算常數L。