[發(fā)明專利]基于區(qū)域網(wǎng)內(nèi)恒星影像的星相機(jī)定標(biāo)定姿方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710284016.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN107101648B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金淑英;程宇峰;王密
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00;G01C21/02
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

本發(fā)明提供一種基于區(qū)域網(wǎng)內(nèi)恒星影像的星相機(jī)定標(biāo)定姿方法及系統(tǒng)，包括根據(jù)星上下傳的姿態(tài)信息和星相機(jī)幾何參數(shù)的初始值星點(diǎn)提取，根據(jù)星上下傳的姿態(tài)信息和星相機(jī)幾何參數(shù)的初始值，計(jì)算出整個(gè)圖像對(duì)應(yīng)的恒星的赤經(jīng)赤緯的范圍，根據(jù)赤經(jīng)赤緯的范圍從已知星表中獲取恒星的赤經(jīng)赤緯；利用多張星圖中星相機(jī)幾何參數(shù)的關(guān)聯(lián)、約束信息建立平差模型，最小二乘解算定標(biāo)與定姿參數(shù)。應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)估計(jì)衛(wèi)星姿態(tài)以及星相機(jī)幾何參數(shù)，能提高星敏感器姿態(tài)的解算精度和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天攝影測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及在星相機(jī)恒星影像數(shù)據(jù)下傳的情況下，通過對(duì)一定范圍內(nèi)的恒星影像進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差處理，實(shí)現(xiàn)星相機(jī)在軌幾何定標(biāo)，同時(shí)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)進(jìn)行精密確定的一種技術(shù)方案。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外通常使用的星敏感器測(cè)量值是單星圖星上實(shí)時(shí)解算姿態(tài)，然后結(jié)合星上陀螺等量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行星上在軌處理或者采用下傳數(shù)據(jù)后處理的模式進(jìn)行組合定姿，得到衛(wèi)星的姿態(tài)信息。目前星敏感器姿態(tài)的星上實(shí)時(shí)解算只采用單張星圖，沒有利用多張星圖中星相機(jī)幾何參數(shù)的關(guān)聯(lián)、約束信息。此外，在衛(wèi)星發(fā)射前，雖然星相機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室?guī)缀味?biāo)；但衛(wèi)星發(fā)射過程中，以及在衛(wèi)星長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，星相機(jī)幾何參數(shù)可能發(fā)生變化，因此需要對(duì)星相機(jī)幾何參數(shù)進(jìn)行在軌定標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于區(qū)域網(wǎng)內(nèi)恒星影像的星相機(jī)定標(biāo)定姿方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明技術(shù)方案提供一種基于區(qū)域網(wǎng)內(nèi)恒星影像的星相機(jī)定標(biāo)定姿方法，包括以下步驟，

步驟1，星點(diǎn)提取，首先根據(jù)星上下傳的姿態(tài)信息和星相機(jī)幾何參數(shù)的初始值，預(yù)測(cè)星點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，對(duì)該星點(diǎn)預(yù)測(cè)的圖像坐標(biāo)鄰域內(nèi)的像素進(jìn)行亮點(diǎn)檢測(cè)，計(jì)算矩特征，確定星點(diǎn)的質(zhì)心坐標(biāo)；

步驟2，星圖識(shí)別，包括根據(jù)星上下傳的姿態(tài)信息和星相機(jī)幾何參數(shù)的初始值，計(jì)算出整個(gè)圖像對(duì)應(yīng)的恒星的赤經(jīng)赤緯的范圍，根據(jù)赤經(jīng)赤緯的范圍從已知星表獲取恒星的赤經(jīng)赤緯；

步驟3，建立平差模型，包括設(shè)星相機(jī)的幾何參數(shù)包括焦距f，主點(diǎn)(x₀，y₀)，畸變系數(shù) k₁，k₂，k₃，p₁，p₂，p₃，像素大小s；設(shè)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)共有n張星圖，第i張星圖對(duì)應(yīng)的三個(gè)姿態(tài)角為設(shè)第i張星圖有m_i個(gè)星點(diǎn)，第j個(gè)星點(diǎn)的圖像坐標(biāo)為(x_ij，y_ij)，其中 j＝m₁，m₂，...，m_i，...，m_n，對(duì)應(yīng)的赤經(jīng)赤緯是(α_j，β_j)，dx，dy為星相機(jī)的幾何畸變，

建立誤差方程如下，

其中，為星圖i內(nèi)的點(diǎn)j的像方坐標(biāo)(x_ij，y_ij)的估計(jì)值，

J2000坐標(biāo)系下的恒星矢量

從J2000坐標(biāo)系到星敏坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣

將誤差方程簡(jiǎn)寫為AX＝L

其中，

系數(shù)矩陣

未知數(shù)的改正數(shù)X中包含各未知參數(shù)的改正數(shù)如下，

常數(shù)