[發明專利]一種用于星敏感器的串行并行組合式視場選通成像方法

有效

• 申請號: 202110935573.3
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113670299B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 張廣軍;江潔;魏新國;陳誠;馬巖
• 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: 北京竹辰知識產權代理事務所(普通合伙) 11706
• 代理人: 陳龍

一種用于星敏感器的串行并行組合式視場選通成像方法，包括如下步驟：步驟S100，進行全場串行選通成像和全場星圖識別；步驟S200，選擇視場，進行并行選通成像，并進行全場姿態計算，實現姿態信息的精測；步驟S300，進行并行選通成像跟蹤。本發明采用串行視場選通成像實現星敏感器初始姿態測量，在此基礎上并行選通互異星圖模式的視場成像，以實現星敏感器瞬態姿態準確測量，從而解決了串行選通速度慢、星點定位不準、測量精度低問題，同時又解決了并行選通星點圖像壓縮、混疊、不能測量問題，使得這種視場選通成像的星敏感器無需外部設備就能夠先后實現初始姿態和瞬態姿態的準確測量。

技術領域

本發明涉及星敏感器技術領域，具體涉及一種用于星敏感器的串行并行組合式視場選通成像方法。

背景技術

星敏感器是一種以恒星作為參考源的姿態測量敏感器，具有精度高、抗干擾性強、可不依賴其他設備進行全自主姿態確定的優點，已在衛星平臺上得到廣泛應用。將星敏感器由大氣層外太空環境擴展到近地空間環境使用，可使艦船、飛機、導彈等近地空間平臺擺脫對衛星導航系統的依賴，具有廣泛的應用前景，但需要星敏感器具備在強天光背景條件下對暗弱恒星目標的探測能力。

專利“一種基于視場選通技術的白天星敏成像系統”提出了一種新型的白天星敏感器成像系統，該成像系統利用微透鏡與微開關陣列實現瞬時視場的快速選通，并結合選通視場的共靶面設計，同時獲得大視場和強天光背景的抑制，實現匹配式白天星敏感方法。

串行選通就是依次打開微開關，將恒星圖像分時成像在共用的成像探測器上，但是串行選通方式成像速度慢，所成星點圖像之間有延時，如果載體運動，會帶來星點之間角距誤差，影響星圖識別和解算的姿態精度。而并行選通就是一次打開多個微開關將恒星圖像同時成像在共用的探測器上。對于視場選通型星敏感器，這種并行選通會由于成像面的復用帶來圖像的壓縮，有時還會發生星點圖像的混疊。

發明內容

本發明提供了一種用于星敏感器串行并行組合式視場選通成像方法，解決串行選通速度慢，而并行選通圖像壓縮、混疊的問題。

本發明的技術方案如下：

一種用于星敏感器的串行并行組合式視場選通成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S100，進行全場串行選通成像和全場星圖識別；

步驟S200，選擇視場，進行并行選通成像，并進行全場姿態計算，實現姿態信息的精測；

步驟S300，進行并行選通成像跟蹤。

進一步的，所述步驟S100，進行全場串行成像和全場星圖識別的步驟包括：

步驟S110，依次打開微開關，在二次像面上對打開的微開關內的一次像面視場成像；

步驟S120，建立恒星圖像在星敏感器坐標系中的成像位置關系，當打開的微開關處有恒星圖像時，提取恒星圖像在二次像面上的質心坐標位置；

步驟S130，根據所述恒星圖像在二次像面上的質心坐標計算該恒星在一次像面上的坐標；

步驟S140，確定星光矢量與一次成像面坐標系之間的一一對應的坐標對應關系，多次打開微開關，對多顆恒星進行串行選通成像，在虛擬靶面上實現多顆恒星的準實時成像；

步驟S150，對所述的多顆恒星的準實時圖像進行星圖識別。

進一步的，步驟S120中，所述恒星圖像在二次像面上的質心坐標位置如下：

(x_s2，y_s2)是恒星在二次像面上的質心坐標，x,y是星點連通域內像素的橫縱坐標,I_xy是像素的灰度。