[發明專利]一種面向中心指向搜索的高效天文定位方法

有效

• 申請號: 202110585207.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113310485B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 黃劍;李朋遠;張大偉;夏勝夫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02;G06V10/75
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

1.一種面向中心指向搜索的高效天文定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

設置全天域搜索的中心指向經緯度序列，基于圖像像素分辨率的初始約束，利用圖像目標和恒星目標組成的三角形進行逐一匹配，根據目標匹配數量和占比，設置合理門限得到至少三組成功匹配的恒星目標；具體為：

圖像的單元像素對應的角分辨率為f弧度，圖像的大小為W弧度的正方形視場，在圖像中共選擇N個亮度最高的目標作為待匹配的圖像目標；

對于N個待匹配的圖像目標，選取其中三個構成一個圖像目標三角形，共得到個圖像目標三角形；

預先設置中心指向搜索的經緯度序列，針對每個預設的中心指向的經緯度確定的范圍內，利用Tycho恒星星表檢索得到M個最亮的恒星目標，選取其中三個構成一個恒星目標三角形，共得到個恒星目標三角形；

針對所有的圖像目標三角形和恒星目標三角形進行逐一匹配判斷，對于其中一個圖像目標，在其匹配的所有恒星目標中，選取匹配次數最多、且匹配次數占總匹配次數比例大于1/3的恒星目標作為最終匹配的恒星目標；

利用所述多組成功匹配的恒星目標，構建天文定位的觀測方程，基于最小二乘求解天文定位參數，并統計殘差，選擇殘差最小的中心指向對應的天文定位參數作為最優化天文定位參數，利用最優化天文定位參數求解得到圖像中心指向和圖像目標的天文定位經緯度結果，實現面向中心指向搜索的天文定位；

具體為：

通過恒星匹配得到I個圖像目標A_i與I個恒星目標B_imax，其中i＝1,2,L,I；

以匹配的亮度最大的第1個圖像目標A₁和第1個恒星目標B_1max為起點，逐個計算I-1個恒星目標與第1個恒星目標的赤經差值Δα_i和赤緯差值Δβ_i，I-1個圖像目標與第一個圖像目標的橫向像素差值Δx_i和縱向像素差值Δy_i；

設置待估計的匹配參數包括第一～第四參數分別為：a₁，a₂，b₁，b₂；

設置像素差值矩陣為

設置匹配參數矩陣為

設置恒星目標赤經赤緯差值矩陣

構建方程組，如式

ΗΘ＝Z+V (9)

其中，V為觀測誤差，利用最小二乘法求解得到匹配參數估計值

其中，Η^T表示矩陣的轉置，Η^-1表示矩陣的逆；

從而得到匹配殘差序列的均方根誤差Y為：

其中，||*||₂表示矢量*的2范數；

對每個赤經α_0i和赤緯β_0j組成的中心指向，均計算得到匹配后的均方根誤差Y，選擇均方根誤差最小的匹配參數矩陣作為最優化天文定位參數；

利用最優化天文定位參數求解得到圖像中心指向和圖像目標的天文定位經緯度結果，實現面向中心指向搜索的天文定位。