[发明专利]高精度低信噪比椭圆化星点光斑细分定位方法

说明书

技术领域

本发明属涉及天文学测量导航技术领域，具体涉及一种高精度低信噪比椭圆化星点光斑细分定位方法。

背景技术

天文学导航是一种自主导航方式，空间飞行器通过测量恒星位置来确定自身的方位，其测量精度决定了导航精度，其中细分定位方法是其中的核心技术之一。

现有技术当中，星点光斑的定位方法主要有质心类算法、曲线拟合类算法和相关测量算法等三类。质心法也叫矩心法，星点光斑中心为光强关于像素坐标的一阶矩与零阶矩的比值，该算法的优点是计算简便、实时性好，缺点是抗噪声干扰能力和鲁棒性有限；曲线拟合类算法，用二次函数或高斯函数等对星点光斑光强曲线进行拟合，然后用求函数极值的方法，确定星点光斑中心，该算法的优点是舍去了高次项，高次项对应噪声成分，对噪声起到了平滑作用，缺点是由于像差等因素影响，光强分布与函数形状有差别，精度不高；相关测量算法是一种基于傅里叶变换平移特性的位置估计方法，它建立了一种函数在时域坐标的平移矢量和傅里叶频域相位变化的对应关系，该算法的优点是抗噪声能力强，缺点是计算量大，图像出现旋转时，精度下降明显。

由于目标高星等和像移的影响，使得低信噪比降低；另外像移和光学系统像差使得星点光斑趋于椭圆化，现有的上述通用方法难以高精度的确定星点光斑的位置，因此，目前亟需一种可以实现对低信噪比椭圆化星点光斑的高精度定位方法来解决这个问题。

发明内容

为了解决空间飞行器在高目标星等、像移和光学系统像差影响下的高精度星点测量问题，本发明提供一种高精度低信噪比椭圆化星点光斑细分定位方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的高精度低信噪比椭圆化星点光斑细分定位方法，该方法的条件和步骤如下：

步骤一、设初始权值函数为二维高斯函数，如式(1)所示：

w(x,y)=12πσxσyexp[-(x-xc)22σx2-(y-yc)22σy2]---(1)]]>

初始权值函数中心位置(x,y)位于星点光斑光强最大值位置，x方向和y方向上的初始权值函数高斯宽度都设为1个像素，即σ_x＝σ_y＝1；

步骤二、利用式(2)和式(3)同时采用加权质心法计算第一帧图像的星点光斑中心位置(x_c,y_c)，并将其作为下一帧权值函数中心位置，式(2)和式(3)中，I(x,y)为星点光斑光强函数：