一种高动态下星点质心误差补偿方法

摘要

本发明公布了一种高动态下星点质心误差补偿方法，包括：A.三轴角速度的计算，对三轴角速度分别进行最小二乘法拟合，并对拟合结果进行卡尔曼滤波；B.将曝光时间内三轴角速度近似用一阶多项式表示，将其积分得到三轴旋转的角度信息，代入星敏感器的旋转矩阵；C.对旋转矩阵进行二阶泰勒展开近似，经透视投影变换，得到星点光斑在图像传感器上的移动轨迹坐标表达式；D.对星点轨迹坐标表达式进行二阶泰勒展开近似，参考质心法公式求解星点质心坐标，计算出星点质心误差补偿量。本发明提高了星敏感器在高动态下星点定位精度，处理算法较为简单，补偿量计算精确，在高动态下有较好的应用前景。

主权项

一种高动态下星点质心误差补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤201，三轴角速度的计算，即对三轴角速度分别进行最小二乘法拟合，并对拟合结果进行卡尔曼滤波；步骤202，将曝光时间内三轴角速度近似用一阶多项式表示，将一阶多项式积分得到三轴旋转的角度信息，代入星敏感器的旋转矩阵；步骤203，对星敏感器的旋转矩阵进行二阶泰勒展开近似，经透视投影变换，得到星点光斑在图像传感器上的移动轨迹坐标表达式；步骤204，对所述移动轨迹坐标表达式进行二阶泰勒展开近似，参考质心法公式求解星点质心坐标，计算出星点质心误差补偿量；所述质心法公式求解星点质心坐标的公式为：$\begin{array}{c}\bar{x}=\frac{{\int }_0^{T_e}X\left(t\right)dt}{T_e}\approx [(k_1-\frac{k_2{k}_6+k_5{X}_0}{f}+\frac{k_6^2{X}_0}{f^2})\frac{T_e^2}{3}+(k_2-\frac{k_6{X}_0}{f})\frac{T_e}{2}+X_0]\\ \bar{y}=\frac{{\int }_0^{T_e}Y\left(t\right)dt}{T_e}\approx [(k_3-\frac{k_{4}g+k_5{Y}_0}{f}+\frac{k_6^2{Y}_0}{f^2})\frac{T_e^2}{3}+(k_4-\frac{k_6{Y}_0}{f})\frac{T_e}{2}+Y_0]\end{array}---\left(11\right)$其中，为高动态星点的质心，T_e为曝光时间，(k₁，k₂)为x(t)的二阶系数和一阶系数，(k₃，k₄)为y(t)的二阶系数和一阶系数，(k₅，k₆)为z(t)的二阶系数和一阶系数，(X₀，Y₀)为起始时刻星点光斑坐标，f为镜头焦距。