一种星敏感器的姿态确定方法

摘要

本发明公开了一种星敏感器的姿态确定方法，包括以下几个步骤：在初始时刻进行星图识别并计算载体的姿态；利用载体的姿态和陀螺的输出信息计算当前时刻星敏感器的视轴方向，利用得到的视轴方向从星表中选星生成模拟星图；将模拟星图与当前时刻星敏感器的拍摄星图组合形成新的星图；从新星图的真实视场中选择参考星使用栅格算法进行识别；若识别成功的星点数目大于2，则星图识别成功，计算载体姿态，反之重新运行。本发明将扩充视场的方法应用于栅格算法，使得视场中的恒星数目增加，打破了栅格算法不能应用与小视场、低星等敏感器的限制；使得星敏感器的星图识别过程具有高识别率。

主权项

一种星敏感器的姿态确定方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：在初始时刻进行星图识别并计算载体的姿态；步骤二：利用载体的姿态和陀螺的输出信息计算当前时刻星敏感器的视轴方向，利用得到的视轴方向从星表中选星生成模拟星图；模拟星图的生成步骤为：2.1得到载体的初始姿态以后，根据陀螺的输出信息计算当前时刻的姿态；2.2利用星敏感器与载体之间的安装矩阵M计算星敏感器视轴的方向矢量P；使用下标b代表载体坐标系，上标i代表惯性坐标系，当前时刻由陀螺计算得到的载体系到惯性坐标系的转换矩阵为用下标s代表星敏感器坐标系，则星敏感器坐标系到惯性坐标系的转换矩阵为星敏感器的视轴方向即为星敏感器坐标系的z轴方向，方向矢量P即为的第三列元素；2.3星敏感器视场为方形视场，且视场大小为θ_R×θ_R，扩充后的视场大小为θ_E×θ_E，其中θ_R和θ_E为方形视场的一边对应的天空视场角，利用P从星表中选择落入视场大小为θ_E×θ_E星敏感器中的星，并生成模拟星图A，模拟星图A包括模拟真实星图和扩充星图；步骤三：将星敏感器拍摄到的当前时刻的第一星图B与步骤二中生成的模拟星图A组合，并将模拟真实星图中的星删除得到新的第二星图C；步骤四：从新星图的真实视场中选择参考星使用栅格算法进行识别；使用栅格算法进行星识别的具体实现步骤为：4.1从拍摄星图中选取一颗星作为参考星，将参考星连同其邻域半径pr一起移动，使得参考星移动到视场中央；4.2确定近邻星，近邻星是在参考星邻域半径pr之内，缓冲半径br以外离参考星最近的星；4.3以参考星和近邻星连线为基准，以主星为中心旋转星图，使得星图的x轴穿过近邻星；4.4生成g×g栅格，g为星图的某一边对应的栅格数目，得到一个有g²个元素的矢量，有伴星的网格为1，否则为0，从而得到一个参考星的星模式s＝[a₁ a₂…a_m]；4.5将参考星的星模式与存储在数据库中的星的星模式进行对比，若与星库中第i颗星的星模式的相同元素数目超过门限值ξ，则两颗星匹配成功；步骤五：若识别成功的星点数目大于2，则星图识别成功，计算载体姿态，若识别成功的星点数目不大于2，则返回步骤一重新运行。