[發明專利]一種星敏感器全天球快速星圖識別方法

有效

• 申請號: 201710793026.X
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107816986B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陸壯志;周鑫;萬志江;王安迪;王偉
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02;G06K9/00
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務所(普通合伙) 42235
• 代理人: 樊黎

1.一種星敏感器全天球快速星圖識別方法，具體步驟包括：

步驟一、構建一種導航三角形的形狀因子和三角形最長邊的角距值的導航特征庫；

步驟二、根據星敏感器視場內觀測星的數量，擇優選擇其中的四顆觀測星，并將四顆觀測星兩兩之間的最長邊作為公共邊，組成兩個目標觀測三角形；

步驟三、計算兩個目標觀測三角形的形狀因子和作為公共邊的最長邊的角距值，將其與導航特征庫進行匹配，獲得所有滿足條件的導航三角形，作為后續待匹配的導航三角形；

步驟四、根據待匹配的導航三角形信息，生成一幅局部天區的參考星圖，將參考星圖與當前觀測星圖進行星點匹配，最終完成星圖的全天自主快速識別任務。

2.根據權利要求1所述的星圖識別方法，所述步驟一中構建的導航特征庫里的特征量包括兩個導航三角形的形狀因子、導航三角形公共邊的角距值、導航三角形公共邊對應的兩顆導航星的序號。

3.根據權利要求2所述的星圖識別方法，所述導航三角形的形狀因子是通過公式確定的，其中，dir為三角形的三條邊按照降序方式進行排列后的方向標志，p為三角形周長的一半，a、b、c分別為三角形三條邊的邊長。

4.根據權利要求1所述的星圖識別方法，所述步驟二中或在具體構建導航特征庫的方法中，擇優選擇其中的四顆觀測星或導航星，具體方法是：如果觀測星或導航星個數小于等于恒星個數閾值T_n，當T_n大于等于N時，在最亮的N顆觀測星或導航星中任選四顆，當觀測星或導航星不足N顆星時，從所有觀測星或導航星中任選四顆；否則，當觀測星或導航星個數大于恒星個數閾值T_n時，閾值T_n為經驗值，優先選擇離星敏感器光軸中心最近的T_n顆觀測星或導航星，再從這T_n顆中選擇最亮的N顆觀測星或導航星，再從中任選四顆。

5.根據權利要求1所述的星圖識別方法，所述步驟三中，將兩個目標觀測三角形的形狀因子和公共邊的角距值與導航特征庫中相應的值進行匹配，獲得所有滿足條件的待匹配的導航三角形，具體的匹配條件為：

其中，h為觀測三角形形狀因子，a為觀測三角形公共邊的角距值，h_T為導航三角形形狀因子，a_T為導航三角形公共邊的角距值，T_h為三角形形狀因子的閾值，T_a為三角形公共邊的角距值的閾值；閾值T_h、T_a的取值大小是根據星點位置噪聲水平來確定的。

6.根據權利要求1所述的星圖識別方法，所述步驟三中還包括：

計算出了兩個目標觀測三角形的形狀因子和公共邊的角距值后，對兩個三角形的形狀因子按照從小到大方式進行排序，先對最小的目標觀測三角形形狀因子采用數據分塊存儲快速查找方式快速搜索導航特征庫中第一列的值，再依次從小到大地匹配至最大的目標觀測三角形形狀因子和公共邊的角距值，從而獲得所有滿足條件的待匹配的導航三角形。

7.根據權利要求1所述的星圖識別方法，步驟四后還包括：

步驟五、如果星點匹配成功，則表明成功完成全天星圖識別任務；如果星點匹配不成功，則重復步驟四，直至星點匹配成功，成功完成全天星圖識別任務；如果所有待匹配的導航三角形均被處理過，則重復步驟二，直至星點匹配成功；否則，視場內擇優選擇的觀測星均被處理過，全天星圖識別失敗，則重新選擇下一幅星圖中的四顆星進行星圖識別。