[发明专利]一种采用十字链表的星敏感器筛选导航星的方法

说明书

技术领域

本发明属于天文导航技术领域，涉及一种采用十字链表的星敏感器筛选导航星的方法。

背景技术

星敏感器通过星图识别，比较观测星星组和导航星星组的特征，识别观测星，确定它们在本体坐标系和惯性坐标系中的坐标，从而测量出卫星姿态，是现代航天领域中一种精度最高的卫星姿态测量仪器。星图识别是星敏感器的核心技术，建立导航星星库是识别星图的重要前提，合理选择导航星对于降低导航星星组特征相似性，提高星图识别速率和星图识别成功率，增强星敏感器抗伪星干扰能力，提高姿态测量精度有重要意义。

导航星在全天球上分布均匀时，导航星星组特征冗余性小，星图识别稳定性高，通常以导航星分布均匀性评价优选(筛选)算法，目前的导航星优选(筛选)算法大致可以分为两大类。

第一类算法以导航星在全天球的均匀分布为出发点。1998年林涛等提出的正交网格方法将单位天球投影到平面上，正交分割该投影平面，将全天球分成很多互不交叉的等面积天区，在每个天区中选取一颗恒星为导航星。由于天区长宽比随着纬度变化，导航星密度并不均匀。2004年Samaan,Malak A等提出的球面分块法(The Spherical Patches method)、固定斜度螺旋线法(The Fixed-Slope Spiral method)和带电粒子法(The Charged Particles method)等算法均分天球，每个天区长宽比与所处位置的关系不大，得到的导航星分布也更均匀。2004年发表在ELECTRONICS LETTERS第40卷第2期上的基于玻尔兹曼熵的导航星优选算法，从选定的两颗导航星出发，逐个选取其他导航星，使所有已选导航星的玻尔兹曼熵最小，该算法可以有效删除冗余星，获得均匀的全天球导航星分布。此类算法较少考虑星敏感器的视场和各个天区视场内导航星的数目，虽然可以实现导航星均匀分布，但当视场很大时，每次可观测到的导航星仍有冗余。

第二类算法从导航星在局部天球上的均匀分布出发，实现在全天球上的均匀分布。2000年李立宏等提出星等加权方法，按照星等给每颗恒星赋予不同的权值，低星等的恒星有高权值，高星等的恒星有低权值，根据权值选取导航星，算法优于正交网格方法，但该算法较少考虑恒星位置，导航星分布均匀性有待提高。2002年Texas A&M大学Hye-Young Kim等提出了自组织导航星选取算法，在满足任意轴指向的视场内达到一定导航星数的前提下，根据恒星的位置关系，逐个挑选导航星，导航星分布在局部和全天球上都较均匀。2004年郑胜等提出的回归选取算法根据视场内可观测到的恒星数，基于支持向量机的方法，生成动态星等阈值，依据该阈值筛选不同天区视场内的观测星获得导航星，该方法能得到比较均匀的导航星分布，但对于有固定极限星等的星敏感器，回归选取算法得到的导航星分布仍不够均匀。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用十字链表计算质心，并适用于星敏感器以均匀筛选出导航星的方法。

本发明的基本思想是，由于星敏感器的视场内的天区只占据全天球的很小一部分，所以该视场内的天区可看成是平面区域，如果任意视场内的导航星成像的像面均匀分布，那么导航星在全天球上也近似均匀分布。这样，可以根据像面上的星像密度筛选导航星，把导航星在全天球上的分布问题转换为其星像在像面上的分布问题。

在所述基本思想下，本发明提供了一种采用十字链表的星敏感器筛选导航星的方法，包括：

步骤一、根据星敏感器的极限星等，对全天球的原始星表作星过滤处理，即删除双星、变星和星等高于极限星等的恒星；并根据星图识别算法确定星数阈值N_th；

步骤二、所述星敏感器在当前天区视场内的剩余星的数量设为N，若N≤N_th，则所述剩余星都选为导航星，执行步骤三；

若N＞N_th，则通过多尺度像面分割筛选所述当前天区视场内的导航星，其步骤如下：

步骤(1)将所述剩余星成像到像面，把该像面分割为行数为p、列数为q的正交网格；所述正交网格中的每个网格为一个小区；