[發明專利]一種基于最簡一般子圖的星圖識別方法

有效

• 申請號: 202010979427.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112179335B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 魏新國;劉皓;李健;王剛毅;張廣軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種基于最簡一般子圖的星圖識別方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟201：建立數據庫，具體分為導航星的選取、角距數據庫以及索引表的建立；

步驟202：選取待識別的各觀測星，依次定義其中一顆觀測星為主星，余下星為伴星，逐一計算主星到各伴星的角距，并配合索引表在角距數據庫中搜索與之匹配的角距對，通過兩輪投票記錄主星到余下各伴星角距的匹配結果，并初步篩選各觀測星的候選星；

步驟203：根據步驟202的角距匹配結果，依次取各觀測星的最高票候選星，確定以該候選星為主星的匹配組，根據所述匹配組的大小選取最簡一般子圖，并以匹配組為基礎，通過添加設定數量的輔邊構建同構子圖；

步驟204：基于步驟203構建的同構子圖的主星，同時在構成輔邊的伴星中取在步驟202中得票最高的一顆伴星，利用雙矢量定姿(TRAID)確定旋轉矩陣與姿態角，并通過重投影驗證同構子圖，以提升算法的魯棒性，同時實現星圖中全部觀測星的識別，為更精確的姿態解算提供基礎；

所述步驟203中，最簡一般子圖具體實現為：

(1)利用期望模型估算任意子圖中主星候選星的數量，進而評估子圖的有效性；設定導航星均勻地分布在天球，子圖以主星、伴星為頂點、星間角距為邊，定義主星到伴星的角距為主邊，伴星間的角距為輔邊，對于任意子圖，任取一顆導航星作為子圖中主星的候選星，將余下子圖拆解成連接不同伴星的角距集合，且每個角距僅屬于某個伴星，逐一確定匹配各角距集合的概率，聯立并乘以星庫中導航星的總數得到主星候選星數量的期望值，若某伴星與主星組成星對的角距為θ，角距測量不確定度為σ，導航星數量為N，則匹配該角距的概率P₁為：

P₁＝1-(1-sinθsinσ)^N-1

若某伴星( 3) 除與主星( 1) 組成星對之外，還與另一顆伴星( 2) 組成星對，角距集合為{θ₁₃,θ₂₃}，則匹配該角距集合的概率P₂為：

其中，中間參數l₁、l₂、x₁、x₂、x₃、x₄為標量，為矢量；通過大量采樣，求取P₁和P₂的均值作為通用參數；若某伴星除與主星組成星對之外，還與n-1顆伴星組成星對，角距集合為{θ}_n，則匹配該角距集合的概率P_n為：

若某子圖共拆成了k個連接不同伴星的角距集合，則主星候選星數量期望E為：

其中m_i表示第i個角距集合中包含的角距數量；

(2)按照子圖中包含的頂點數量以及輔邊數量對子圖進行分類，計算各類子圖主星候選星數量，設定閾值，對于包含相同頂點數量的各類子圖，取滿足閾值要求并包含最少輔邊的子圖作為最簡一般子圖，匯總對應不同頂點數量的最簡一般子圖，并以此為標準篩選主星候選星，根據步驟203中確定的匹配組的大小，選擇對應的最簡一般子圖，通過角距匹配，向匹配組添加輔邊，直至構成同構的最簡一般子圖。