[发明专利]一种三角形匹配式星敏感器星库的构建方法

说明书

一种三角形匹配式星敏感器星库的构建方法,包括以下步骤：S1:基本截止星等和候选截止星等确定；S2:特殊恒星剔除S3:恒星自行补偿算法S4:邻近恒星角距阈值确定S5:全天球螺旋线遍历S6:相对亮星的判定S7:星间角距数据库生成。

技术领域

本发明属于星库构建领域，具体涉及一种三角形匹配式星敏感器星库的构建方法。

背景技术

根据相关检索，目前星敏感器星库构建方法较为简单。导航星库一般以可见光天文星库为基础，依据光学系统设计的极限观测星等为限，将天文星表中视星等小于该阈值的恒星全部列入导航星数据库中。星间角距数据库则是穷尽导航星库中任意两颗角距小于视场角的恒星。

星敏感器是高度自主性的导航设备，因此导航星库等先验信息一般固化在片上的只读存储器上。诸如以上简单的星库构建策略带来最显著的问题是数据库存储量庞大。这一方面对于星敏感器有限的片上存储资源是极大的挑战；另一方面由于类似角距的星对数量庞大，为了找到唯一匹配的恒星三角形将需要耗费大量运算资源进行比较搜索，严重影响着星图识别的实时性。

一些改进的筛选方法会根据星图识别的比较次数或者数据库的大小来缩减导航星个数和星间角距对的个数。然而，恒星在全天球的分布是不均匀的，在天赤道附近恒星较为密集，而在两个天极附近区域的恒星则较为稀疏。采用统一标准剪裁星库可能导致在恒星分布稠密天区数据的精简不够彻底，而在恒星分布稀疏天区数据不能保证自主识别的需求。

此外，由于恒星自身的特性原因，很多恒星并不适合作为导航基准。这其中，很大一部分是由于恒星的运动引起的。天文星表在观测历元下的恒星方向矢量有着极高的精度，但恒星的运动使得观测时刻的指向不再准确。虽然诸如依巴谷等星表给出了恒星视向运动的速度信息(自行信息)，但是利用这些信息估计的位置偏差也随着星敏感器测量时刻与观测历元的时间间隔的增大而增大。除去恒星运动之外，恒星与观测者的距离、恒星亮度的稳定性等对于导航星库的筛选也至关重要。

星敏感器成像探测系统除决定极限探测星等之外，还决定着相邻星点的空间能力。为了得到准确的星点亚像素位置，一般星点图像故意弥散至3×3至5×5 个像元。若两个星点的间隔与此相当，则有可能连成一颗大的“星点”，该“星点”的亚像素位置在两颗实际星点之间。纵使两颗星点能够分辨开来，在星图识别时两者的真实星号也容易混淆。在姿态解算时，上述情形将引入额外的误差。

综上所述，在星敏感器导航星库和星间角距数据库构建的过程中，往往缺乏对于存储消耗、天区恒星分布不均匀性、恒星特征、星敏感器探测特征的系统全面考虑。

发明内容

本发明的目的在于克服简单星库生成方法在存储消耗、天区分布不均匀性、指向精度等方法面存在的不足，提出一种三角形匹配式星敏感器星库构建方法。该方法系统全面地对恒星目标特征、星敏感器探测能力、数据存储等制约因素进行考虑，先后生成导航星库和星间角距数据库，广泛使用于各类星敏感器的导航星库生成。

本发明的技术方案如下：一种三角形匹配式星敏感器星库的构建方法,包括以下步骤：

S1:基本截止星等和候选截止星等确定；

假定星敏感器的探测视场角为θ_FOV，则基本截止视星等M_v-base与视场内平均恒星数n存在经验关系如式(1)所示：

候选截止星等是目标星敏感器光电探测系统所能敏感到的最暗星等，该极限星等根据信噪比约束得出；噪声近似满足正态分布，如式(2)所示：