[發明專利]一種基于恒星拍攝的珞珈一號相機-星敏安裝標定方法

在審

• 申請號: 202010196649.0
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111238540A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 蔣永華;張過;管志超;劉偉玲
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S19/08
• 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: 羅飛

1.一種基于恒星拍攝的珞珈一號相機-星敏安裝標定方法，其特征在于，包括：

S1：從利用相機和星敏同時拍攝的星圖中提取恒星星點的位置坐標；

S2：根據提取出的位置坐標，通過星圖識別和修正得到恒星在J2000坐標系下的位置；

S3：根據恒星在J2000坐標系下的位置，求取星敏和相機分別在J2000坐標系下的姿態；

S4：根據星敏和相機分別在J2000坐標系下的姿態，對星敏-相機之間的夾角進行標定。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，S1包括：

S1.1：采用對拍攝時段獲取的多幀星圖進行累加求平均值的方法提取背景噪聲，并去除背景噪聲，設包含星點的衛星圖像亮度值表示為f(x,y)，則k景星圖提取的背景噪聲B(x,y)為：

S1.2：對步驟S1.1獲取的去除背景噪聲的星點影像，利用圖像閾值分割方法，進行圖形背景分割：設t為背景閾值，按照下式原始圖像進行閾值分割，得到閾值化處理后的圖像F(x,y)，

S1.3：根據步驟1.2中閾值化處理后的圖像中屬于同一顆星點的像素，通過連通域標記可獲得亮度初始位置信息和結束位置信息：(m₁,n₁),(m₂,n₂)；

S1.4：利用灰度平方加權質心法對閾值化處理后的F(x,y)求一階矩，求得第i顆恒星星點質心亞像元坐標(x_i,y_i)：第i顆恒星星點質心亞像元坐標為星點在星圖中的位置坐標。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，S2包括：

S2.1：利用柵格法對珞珈一號01星數據進行星圖識別，在g×g大小的網格上進行二值化投影，并對網格元素賦值，網格中有星點的為1，沒有星點的為0，生成的網格圖像作為該星的模式向量；

S2.2：將觀測星生成的模式向量p_si與導航星模式庫中的模式向量p_ci進行邏輯與運算，對運算生成的每顆恒星向量求和，當p_si與p_ci一致時，則運算結果為1，否則為0，將g×g范圍內所有的運算結果進行統計，最大一致的圖像模式所對應的恒星作為識別結果：

S2.3：對因恒星自行產生的位移進行修正，得到修正后的恒星位置。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，對因恒星自行產生的位移進行修正，得到修正后的恒星位置，包括：通過下述公式及計算修正后的恒星位置，其中和表示恒星在平歷元時刻的位置，Δα和Δδ為恒星每年在赤經和赤緯的自行變化角度，t'表示年數，α_i和δ_i表示第i顆恒星修正后的位置。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，S3包括：

S3.1：根據相機/星敏得到的觀測星生成的模式向量p_si與導航星模式庫中的模式向量p_ci之間的對應關系，將第i顆恒星在瞬時J2000坐標系下的測量向量表示為：其中(α_i,δ_i)為修正得到的第i顆恒星在瞬時J2000坐標系下的赤經赤緯；

S3.2：通過坐標系間的轉換，第i顆恒星在星圖上的坐標為(x_i,y_i)，轉換到相機/星敏坐標系下的測量向量為：f為相機/星敏光學鏡頭的主距，(x₀,y₀)為鏡頭主光軸與像面的交點；

S3.3：在相機/星敏在J2000坐標系下處于某一姿態矩陣時，第i顆恒星在相機/星敏坐標系下的測量向量與在瞬時J2000坐標系下的測量向量之間的關系為：根據TRIAD算法，通過兩顆恒星確定姿態矩陣為星敏和相機分別在J2000坐標系下的姿態。