[发明专利]基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法及系统

权利要求书

1.一种基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，星点提取，首先根据星上下传的姿态信息和星相机几何参数的初始值，预测星点的图像坐标，对该星点预测的图像坐标邻域内的像素进行亮点检测，计算矩特征，确定星点的质心坐标；

步骤2，星图识别，包括根据星上下传的姿态信息和星相机几何参数的初始值，计算出整个图像对应的恒星的赤经赤纬的范围，根据赤经赤纬的范围从已知星表获取恒星的赤经赤纬；

步骤3，建立平差模型，包括设星相机的几何参数包括焦距f，主点(x₀，y₀)，畸变系数k₁，k₂，k₃，p₁，p₂，p₃；设区域网内共有n张星图，属于一段连续成像时间范围内的数据，这些星图之间有公共的恒星点，并且相机几何参数是相同的，第i张星图对应的三个姿态角为ω_i，θ_i；设第i张星图有m_i个星点，第j个星点的图像坐标为(x_ij，y_ij)，其中j＝m₁，m₂，...，m_i，...，m_n，对应的赤经赤纬是(α_j，β_j)，dx，dy为星相机的几何畸变，

建立误差方程如下，

其中，为星图i内的点j的像方坐标(x_ij，y_ij)的估计值，

J2000坐标系下的恒星矢量

从J2000坐标系到星敏坐标系的旋转矩阵

将误差方程简写为AX＝L

其中，

系数矩阵

未知数的改正数X中包含各未知参数的改正数如下，

常数

步骤4，最小二乘解算定标与定姿参数，包括以下子步骤，

步骤4.1，设当前的迭代次数l＝0，设置未知数的初值X⁰；

步骤4.2，按照最小二乘法迭代求解，得到未知数的改正数X＝(A^TA)^-1(A^TL)，

令X^l+1＝X^l+X，X^l表示第l次迭代得到的未知参数的值，X^l+1表示第l+1次迭代得到的未知参数的值，

令当前的迭代次数l＝l+1，根据预设的改正数阈值R和次数阈值N进行判断，

若X＜R，或当前迭代次数＞N，结束循环，得到未知参数的值，其中f，k₁，k₂，k₃，p₁，p₂，p₃，x₀，y₀为定标参数，为定姿参数；

否则继续步骤4.3；

步骤4.3，重新计算常数L，然后转到步骤4.2。

2.根据权利要求1所述基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法，其特征在于：步骤1中，根据下式预测星点的图像坐标，

其中，(x_ij，y_ij)代表星点的图像坐标。

3.根据权利要求1所述基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法，其特征在于：步骤2中，根据下式算出整个图像对应的恒星的赤经赤纬的范围，

其中，(α_j，β_j)为对应的赤经赤纬，根据赤经赤纬的范围从已知星表获取恒星的赤经赤纬。

4.根据权利要求1或2或3所述基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法，其特征在于：步骤4.3中，重新计算常数L，包括根据X^l+1计算根据计算常数L。