[发明专利]一种星敏感器高速目标提取方法

说明书

本发明涉及一种星敏感器高速目标提取方法，包含：S1、CCD驱动模块驱动探测器获取星图图像数据，通过双路Dump图像输出方式将星图图像数据传输至星点质心提取模块；S2、星点质心提取模块采用波门图像采集方式从接收的星图图像中获取星点质心坐标；S3、采用FPGA和DSP处理器协同工作方式，根据星点质心坐标选取包含有星点的有效波门图像，并将有效波门图像的图像数据存储至SRAM中；S4、将SRAM中存储的有效波门图像的图像数据通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出至上位机。本发明能有效缩短大面阵探测器的像素输出时间，提高星敏感器数据处理的速率和更新率，提高星敏感器的动态性能，并确保上位机接收星图的实时性。

技术领域

本发明涉及一种星敏感器高速目标提取方法，用以提高星敏感器的数据更新率与动态性能，属于星敏感器研究的技术领域。

背景技术

星敏感器是空间飞行器的GNC系统（制导、导航与控制系统）的关键部件，主要用于确定空间飞行器相对于惯性坐标系的三轴姿态，具有精度高、稳定性好以及误差不随时间累计等优点，因而广泛应用在卫星、飞船等飞行器上。作为空间飞行器姿态确定的核心单机，星敏感器按照结构划分，由光学及精密结构系统、光电探测器及信号处理电路和软件等组成。基于目标提取方法，以恒星稳定的光信号作为信号输入，星敏感器可以得到恒星的精确位置，再与内部星表中的恒星位置信息进行对比，可以得到星敏感器相对地心惯性坐标系的三轴姿态信息，从而得到空间飞行器本体相对于地心惯性系的三轴姿态信息。

目前，国内星敏感器快速发展，从中等精度星敏感器发展到高精度星敏感器、再发展到甚高精度星敏感器，产品测量精度逐渐提高，并且其他性能指标也逐渐提升。但也随之出现了亟待解决的问题，星敏感器测量精度与星敏感器数据更新率、动态性能之间的矛盾就是其中之一。

为了提高测量精度，星敏感器需获取更多的星点信息，需采用更大面阵的探测器拍摄更大的星图。星敏感器探测器的面阵从512×512到1024×1024再到2048×2048，像素数呈指数增加，星图目标提取处理的数据量增大，星敏感器的数据更新率也随之下降，从而影响星敏感器的动态性能。

基于上述，目前需要提出一种新的星敏感器高速目标提取方法，在使用大面阵探测器的同时，提高数据更新率与动态性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种星敏感器高速目标提取方法，有效缩短大面阵探测器的像素输出时间，提高星敏感器数据处理的速率和更新率，提高星敏感器动态性能，并确保上位机接收星图的实时性。

为实现上述目的，本发明提供一种星敏感器高速目标提取方法，采用星敏感器高速目标提取系统实现，包含以下步骤：

S1、CCD驱动模块向探测器及驱动电路发送CCD驱动时序信号，驱动探测器工作以获取星图图像数据，并通过双路Dump图像输出方式将星图图像数据传输至星点质心提取模块；

S2、星点质心提取模块采用波门图像采集方式从接收到的星图图像中获取星点质心坐标；

S3、采用FPGA和DSP处理器协同工作方式，根据星点质心坐标选取包含有星点的有效波门图像，并将有效波门图像的图像数据存储至SRAM中；

S4、将SRAM中存储的有效波门图像的图像数据通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出至上位机。

所述的星敏感器高速目标提取系统包含FPGA以及分别与FPGA连接的DSP处理器、SRAM、LVDS协议芯片、探测器及驱动电路，且SRAM与DSP处理器连接；其中，所述的FPGA包含：CCD驱动模块，与探测器及驱动电路连接；星点质心提取模块，分别与SRAM、探测器及驱动电路连接；高速数据传输模块，分别与LVDS协议芯片、探测器及驱动电路连接；DSP接口模块，分别与高速数据传输模块、DSP处理器连接。