[發明專利]基于幾何驗證的星圖識別方法和裝置

在審

• 申請號: 202011384163.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112665579A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 蔣杰;方玉杰;康來;魏迎梅;謝毓湘;鄒銀;辛星;孫家豪;劉陽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

1.一種基于幾何驗證的星圖識別方法，其特征在于，包括：

獲取當前待識別星圖，所述當前待識別星圖為星敏感器采集到的多幅星圖中的一幅；

將所述待識別星圖與預先建立的星圖數據庫中的觀測星圖進行匹配；

響應于匹配成功，將匹配到的目標觀測星圖對應的坐標作為星敏感器的坐標，確定飛行器的位置姿態。

2.根據權利要求1所述的基于幾何驗證的星圖識別方法，其特征在于，所述星圖數據庫通過以下方式建立：

對于多顆作為參考星的恒星中的一顆，確定該參考星的像平面；

將距離該參考星最近的恒星作為該參考星的伴星；

將該參考星與伴星的連線方向作為X軸，正交X軸的方向作為Y軸，建立坐標系，將該參考星的像平面中的其他恒星對應到建立的坐標系中；

對所有參考星進行上述操作，生成多個像平面，由多個像平面共同構成上述星圖數據庫。

3.根據權利要求2所述的基于幾何驗證的星圖識別方法，其特征在于，參考星的像平面由以下方式確定：

從天球球心到參考星形成的射線用參數方程表示為：

其中α_i和β_i表示恒星的赤經赤緯，并且t＞0，i為正整數，表示參考星的編號；

選擇一個恒星D作為參考星，D在單位球面上的投影為D(x_D,y_D,z_D)，在D(x_D,y_D,z_D)處做切平面：

切平面是一個半徑為的圓，切平面的大小和星敏感器的視角S的大小關系為：

切平面即為所述的參考星的像平面，相交點為參考星在像平面上的成像。

4.根據權利要求1所述的基于幾何驗證的星圖識別方法，其特征在于，還包括：

對所述當前待識別星圖進行預處理，對所述當前待識別星圖進行去噪，并將去噪后的當前待識別星圖的尺寸縮放為與所述星圖數據庫中的觀測星圖的尺寸相同。

5.根據權利要求3所述的基于幾何驗證的星圖識別方法，其特征在于，所述將所述待識別星圖與預先建立的星圖數據庫中的觀測星圖進行匹配，包括：

依次將所述待識別星圖中的恒星作為參考星，確定所述待識別星圖中的參考星的伴星；

根據所述待識別星圖中的參考星和對應的伴星生成多個待查詢圖像；

將每個所述待查詢圖像與所述星圖數據庫中的觀測星圖進行匹配；

響應于待查詢圖像與觀測星圖的匹配度大于預設閾值，則判定為匹配成功。

6.據權利要求5所述的基于幾何驗證的星圖識別方法，其特征在于，所述將每個所述待查詢圖像與所述星圖數據庫中的觀測星圖進行匹配，具體包括：

對于一張待查詢圖像，將待查詢圖像中的恒星根據與中心點的距離按照從小到大順序排序，可以產生與恒星數量相同張數的待查詢圖像；

選擇一張待查詢圖像，判斷選擇的待查詢圖像與所述星圖數據庫中的每一張觀測星圖是否匹配，若匹配，則將選擇的待查詢圖像與數據庫中的觀測星圖對齊。

7.據權利要求6所述的基于幾何驗證的星圖識別方法，其特征在于，所述響應于待查詢圖像與觀測星圖的匹配度大于預設閾值，則判定為匹配成功，包括：

計算對齊后的待查詢圖像中的除參考星和伴星外的任意一顆恒星與觀測星圖中的除參考星和伴星外的任意一顆恒星之間的距離，當該距離小于預設閾值時，確定選擇的兩顆恒星匹配；

當對齊后的待查詢圖像中的除參考星和伴星外的恒星與觀測星圖中的除參考星和伴星外的恒星匹配數在待查詢圖像中的占比大于預設閾值時，則判定為匹配成功。