[發明專利]一種快速最小化區域星圖模擬方法

在審

• 申請號: 202011352978.6
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112697136A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 韓健;楊玉鋒;唐成;周莉莉
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02;G06T7/11;G06F16/51
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種快速最小化區域星圖模擬方法，包括星圖增補、星圖分割、星圖補償和星圖搜索步驟。能夠完成模擬星圖過程中最小化區域的快速提取，降低星圖全域搜索產生的時間消耗，能夠滿足不同模擬視場大小情況下的星圖抽取，使得在區域星圖構建時所包含的星點盡可能的最少，保證數字星圖生成的實時性，降低星圖生成過程中由計算引入的時間延遲。

技術領域

本發明屬于半實物仿真技術領域，具體涉及一種星圖模擬方法。

背景技術

隨著導航技術的發展，以及導航系統對高精度、小型化的需求，星光導航技術成為了目前導航方式中主要的研究方向之一，伴隨其發展便是能夠進行星光導航技術驗證的星光模擬技術。星光模擬可以為星光導航提供模擬觀測條件下的星點信息，以模擬真實星空的星點信息幫助星光導航系統完成性能驗證、參數校準以及姿態測量。

輔助星光導航的措施不僅僅有星光模擬，理論上外場實地觀星也可以完成同樣功能，但是由于外場實地觀星十分受限于自然觀測條件，尤其是天氣問題和光污染問題，因此無法滿足隨時測試的使用需求，導致實地觀星無法成為星光導航系統地面測試和地面應用的主要手段。然而，星光模擬技術突破了測試條件的局限性問題，可以在任意時間、任意條件下完成星光導航系統可觀測星空的模擬，增強了星光導航系統測試的靈活性和可靠性，展現了星光模擬技術的必要性和重要性。

在半實物仿真環境中，為了實現星光導航信息的控制閉環，需要在仿真環境中為星光導航系統提供與其當前狀態對應的模擬星圖，模擬星圖的大小取決于星光導航系統的視場大小、模擬星圖的方位取決于星光導航系統的當前姿態。星光導航技術為了提升匹配速度和識別精度，通常采用多星識別匹配方法，利用視場中的多顆恒星信息進行姿態解算。

為滿足多星識別匹配的需求，多星生成模擬需要快速生成包含正確天球星點信息的、且覆蓋星光導航視場的區域星圖。在進行區域星圖生成中，為了確定區域星圖所包含星點，通常需要對星圖庫中全部的星點進行匹配，由于星圖庫中星點數量龐大，同時在匹配過程中大量使用循環函數將導致計算效率下降，影響區域星圖計算和截取的實時性。傳統的星圖模擬采用2倍畸變視場的截取方式，當星圖中星點基數量龐大時，匹配效率將會受到影響。為了進一步提高星圖模擬的實時性，考慮到截取大小的可壓縮性，提出一種快速最小化區域星圖模擬方法，采用1.5倍視場配合補償帶的模式，利用分割索引方式重構星圖庫，最小化區域星圖生成過程中所需進行匹配計算的星點數量，提升區域星圖生成效率。

發明內容

本發明提出一種快速最小化區域星圖模擬方法，保證數字星圖生成的實時性，降低星圖生成過程中由計算引入的時間延遲。

本發明一種快速最小化區域星圖模擬方法，包括如下步驟:

步驟一：星圖增補

以赤經信息和赤緯信息為坐標展開原始星圖，連續添加補充星圖，補充后形成增補星圖；

步驟二：星圖分割

將增補星圖進行星圖分割形成片段星圖，以內存存儲對齊且占用空間最小化為基準重構星圖數據空間，將星圖分割結果以索引的形式進行轉換和存儲；

步驟三：星圖補償

設計片段星圖沿赤經方向的補償帶，將補償帶分為左右兩個補償帶，對結果以索引的形式進行轉換和存儲；

步驟四：星圖搜索

根據星光導航視場中心光軸指向的赤經、赤緯確定選取的片段星圖，確定使用左右兩個補償帶，獲得在確定區域星圖時進行匹配的星點索引，確定最小化區域星圖中所包含的星點。

進一步地，星圖分割具體包括：