[发明专利]一种星图匹配前选取观测三角形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星自主导航技术领域，特别涉及一种星图匹配前选取观测三角形的方法。

背景技术

在实际工程中，星敏感器主要以三角形星图识别算法为主，从而确定姿态。三角形星图识别算法利用星敏感器视场中出现的观测星组成观测三角形，以全等三角形原理为匹配识别标准。选取合适的观测三角形可提高星图识别算法的成功率、减少匹配过程中的计算量，进而提高星敏感器实时输出姿态的性能。张广军等人提出一种选取观测三角形方法，其选取观测三角形原则：选取星敏感器视场中数量为N_B的一组亮星，任意组成观测三角形，优先选取最亮的星构成的观测三角形进行识别。如果某一观测三角形组合识别失败，则按顺序选取剩余的观测三角形组合来进行识别，直到得到正确的识别结果为止。由于在实际情况中，所选取的N_B颗观测星中可能存在双星或者其中三颗亮星在视场中的位置近似成一条直线的情况，因此这将出现大量冗余匹配，延长识别时间，进而导致星图识别失败或输出误差较大的姿态。取N_B＝6，对全天球遍历成像，统计视场中出现无法识别或输出较大误差姿态的观测三角形数目的概率分布，如图1所示，在全天球视场范围内，优先选取的20个观测三角形中，平均有7.74个观测三角形无法识别或输出较大误差姿态，即在每次星图识别时，有38.7％的概率无法一次直接输出最终姿态，在实际星图识别过程中，由于星图匹配一次的计算量要远大于视场中选取出最优观测三角形所需要的计算量，而且有时即使星图识别成功，但因观测星在视场中的位置近似一条直线，导致无法输出正常的姿态，需要重新选取观测三角形进行匹配识别，因此，这将严重影响星敏感器输出姿态的实时性。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种星图匹配前选取观测三角形的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种星图匹配前选取观测三角形的方法，包括以下步骤：

初选观测三角形；

对观测三角形进行二次优化筛选，筛选条件包括：

像面上组成观测三角形的最小边应大于d_min个像素；

像面上观测三角形中最小夹角应大于θ_min。

在上述技术方案中，该方法具体包括：

步骤1：将星敏感器视场中出现的观测星按其星等信息进行升序排列；

步骤2：以第N颗亮星为基准，依序选取第N+1、N+2颗亮星组成三角形，将N+3的值赋给n；N的初始值设为1；

步骤3：计算组成的三角形三边边长，判断最小边长是否大于d_min，如果是，执行步骤4进一步判断；如果不是，输出“观测三角形存在双星”，执行步骤7；

步骤4：判断三角形中最小夹角是否大于θ_min，如果是，将此三颗亮星记录在观测三角形备选组里，剔除已选三颗星中最暗的一颗星，引入第n颗星组成新三角形，执行步骤5；如果不是，输出“三颗观测星近似一条直线”，执行步骤10；

步骤5：判断第n颗亮星是否为视场中最后一颗亮星，如果是，将N+1的值赋给N，执行步骤6；如果不是，n+1的值赋给n，执行步骤3；

步骤6：判断第N颗亮星是否为视场中倒数第二颗亮星，如果是，观测三角形备选组选取完毕；如果不是，执行步骤2；

步骤7：判断第n颗亮星是否为视场中最后一颗亮星，如果是，输出“最亮星为某星云中一颗星”，将N+1的值赋给N，执行步骤8；如果不是，执行步骤9；

步骤8：判断第N颗亮星是否为视场中倒数第二颗亮星，如果是，选星失败；如果不是，执行步骤2；

步骤9：剔除组成最小边长的次亮星，选取第n颗亮星组成三角形，然后将n+1的值赋给n，执行步骤3；

步骤10：判断第n颗亮星是否为视场中最后一颗亮星，如果是，将N+1的值赋给N，执行步骤8；如果不是，执行步骤11；

步骤11：剔除已选三颗星中最暗的一颗星，引入第n颗星组成新三角形，然后将n+1的值赋给n，执行步骤3。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的星图匹配前选取观测三角形的方法可以加快星敏感器定姿输出速度、提高所选观测三角形可一次成功匹配输出最终姿态的概率。