[发明专利]一种高动态星敏感器的像移补偿方法有效

专利信息
申请号: 202010994539.9 申请日: 2020-09-21
公开(公告)号: CN112212890B 公开(公告)日: 2022-08-19
发明(设计)人: 王军;何昕;魏仲慧;张磊;何家维;穆治亚 申请(专利权)人: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
主分类号: G01C25/00 分类号: G01C25/00;G01C21/02
代理公司: 深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙) 44316 代理人: 曹卫良
地址: 130033 吉林省长春*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 动态 敏感 补偿 方法
【说明书】:

高动态星敏感器的像移补偿方法,包括步骤:根据从捷联惯导获取的高动态星敏感器的角度变化,控制快速反射镜对高动态星敏感器进行角度补偿;根据所述高动态星敏感器实时采集的图像判断所述角度补偿后图像传感器上星点的像素拖移情况;在获得星点在所述图像传感器上的像素拖移数据后,根据所述快速反射镜的角度变化与所述图像传感器上星点像素拖移长度的关系解算出快速反射镜需进一步补偿的角度;根据所述图像传感器上星点像素拖移的情况不断利用快速反射镜进行进一步补偿,直到星点在所述图像传感器上的成像满足要求。该方法易于实现,并且补偿过程闭环,可有效解决星敏感器在高动态条件下的像素拖移问题,提高星敏感器在高动态条件下的成像质量。

技术领域

发明涉及天文导航技术领域,特别是涉及一种高动态星敏感器的像移补偿方法。

背景技术

星敏感器是一种以恒星为测量对象的姿态测量仪器,其具有重量轻、体积小、功耗低、精度高、抗干扰性强、可不依赖其它系统进行自主导航等特点,目前已经成为各种空间航天器姿态测量系统的首选。星敏感器的工作原理为:首先,其利用光学镜头和图像传感器对恒星成像,经过星点提取和质心定位得到星点在图像传感器上的位置和亮度信息,然后通过星图识别找到星点在星表中对应的恒星,最后根据识别结果通过姿态解算得到星敏感器的三轴姿态,为载体控制系统提供姿态数据以实现载体的导航。星敏感器通常在载体平稳飞行的阶段工作,当星敏感器工作于载体初始入轨、机动、调姿等高动态场合时,在积分时间内星点在图像传感器感光区内移动,最终在图像传感器上形成一段轨迹图像,导致图像的信噪比和星点质心定位的精度降低。因此,如何提高星敏感器在高动态条件下的成像质量,已经成为星敏感器研究领域中的重点内容。

目前,国内外的许多研究机构都已经提出了改善星敏感器在高动态条件下成像质量的方法。这些方法主要可以分为硬件增强法和软件复原法两类。硬件增强法通过对星敏感器的硬件电路进行改进,减轻或抑制星点像素拖移的程度,从而提高星点质心定位的精度。然而,这类方法不仅使成像电路更加复杂,还减小了图像传感器的有效面积,此外,这类方法通常只能消除竖直方向上的像素拖移,在此基础上,仍需通过设计特殊的图像处理算法,进一步提高信噪比。软件复原法利用图像复原算法对模糊星图进行复原,消除或减轻星点像素拖移的程度。然而,这类算法通常复原速度较慢,并且容易造成星点能量的丢失。

发明内容

基于此,本发明提供一种高动态星敏感器的像移补偿方法,以解决现有技术的补偿算法速度较慢,且容易造成星点能量丢失的技术问题。

为解决上述技术问题,本申请提供了一种高动态星敏感器的像移补偿方法,包括以下步骤:

S1:根据从捷联惯导系统获取的高动态星敏感器的角度变化,控制快速反射镜对高动态星敏感器进行角度补偿;

S2:根据所述高动态星敏感器实时采集的图像判断所述角度补偿后图像传感器上星点的像素拖移情况;

S3:在获得星点在所述图像传感器上的像素拖移数据后,根据所述快速反射镜的角度变化与所述图像传感器上星点像素拖移长度的关系解算出快速反射镜需进一步补偿的角度;

S4:根据所述图像传感器上星点像素拖移的情况,不断利用快速反射镜进行进一步补偿,直到星点在所述图像传感器上的成像满足要求。

优选地,所述步骤S1中,当所述星敏感器在高动态条件下工作时,通过数据处理板接收捷联惯导系统的角度变化数据。

优选地,通过高动态星敏感器与捷联惯导系统的坐标系转换即可得到高动态星敏感器在光学镜头的xs,ys轴的角度变化θxs,θys,并将所述角度变化θxs,θys发送给所述快速反射镜的控制机构,控制快速反射镜补偿高动态星敏感器的角度变化。

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