[发明专利]基于点光源衍射星芒现象的星敏感器星点位置定位方法

说明书

本发明公开了一种基于点光源衍射星芒现象的星敏感器星点位置定位方法，涉及星图识别技术领域。通过星敏感器获取包括多个星点的第一星图图像，并处理后获得相应的第一频谱图像；提供切片式星芒镜并处理后获得切片式星芒镜的图像对应的第二频谱图像；对第一频谱图像和第二频谱图像进行卷积后获得第三频谱图像，并经处理后获得包括星芒的衍射图像；对衍射图像预处理及阈值分割进而生成第二星图图像，利用星点分割算法获得第二星图图像中不同星点对应的多张第三星图图像，进而利用定位算法计算各第三星图图像中星点的位置；即通过上述简洁的步骤和方法，实现了星敏感器所获得的多个星点对应的星点的具体且精确的位置。

技术领域

本发明涉及星图识别技术领域，更具体地，涉及一种基于点光源衍射星芒现象的星敏感器星点位置定位方法。

背景技术

现有技术中，星敏感器是通过光学成像系统对星空进行成像，测量恒星矢量在星敏感器坐标系中的分量，并能够利用已知的恒星精确定位位置来确定载体相对于惯性坐标系的三轴姿态。作为光测设备的星敏感器，可以通过光电和射电方式被动的去探测自然天体的方位信息，为卫星、洲际战略导弹、宇航飞船等航空航天飞行器提供准确的空间方位和基准，通过星惯联合制导或者星光制导的方式提升导航的精度和可靠性，进而提高飞机、舰船、导弹等武器系统的战场生存能力。

星敏感器受背景杂散光的影响较大，只能用于外层空间或者夜间测星，但是随着导航技术的发展，兼具夜间和白天测星能力的全天时星敏感器逐渐受到重视。白天恒星会受到强烈的大气辐射和大气湍流光学效应的影响，导致恒星目标灰度闪烁变化、质心漂移、降低恒星成像的信噪比等，从而严重影响星敏感器的单星测量精度，进一步彻底影响光轴的指向精度、姿态角的测量精度以及系统噪声等，难以实现恒星星点的高效提取和高精度测量。因此，星敏感器必须解决对恒星星点的精确定位的技术问题。

现有技术中，常见的星敏感器上星点定位技术有：Ju Gwanghyeok(人名)介绍了星点提取的扫描法，包括阈值的确定、阈值扫描、星象像素的聚类、双星的去除、候选观测星质心的计算等内容；Auer(人名)和Stone(人名)等分析了质心法、中值法、高斯拟合法、导数搜索法等定心方法。

显然，现有技术中所使用的定心方法都是直接根据原始星图求质心的方法，但是该方法存在质心漂移的缺点。因此，亟待发明一种在避免上述问题的基础上，能够通过原始星图对星点位置精确定位的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于点光源衍射星芒现象的星敏感器星点位置定位方法，用以改善现有技术中星点定位不准确、存在质心漂移的问题。

本申请提供一种基于点光源衍射星芒现象的星敏感器星点位置定位方法，包括：

通过所述星敏感器获取包括若干星点的第一星图图像；

对所述第一星图图像进行傅里叶变换，获得所述第一星图图像的第一频谱图像；

提供切片式星芒镜，并对所述切片式星芒镜的图像进行傅里叶变换，获得所述切片式星芒镜的图像对应的第二频谱图像；

对所述第一频谱图像和所述第二频谱图像进行卷积，获得第三频谱图像；

对所述第三频谱图像进行傅里叶逆变换，获得包括星芒的衍射图像；

对所述衍射图像进行预处理及阈值分割，生成第二星图图像，所述第二星图图像中不同所述星点对应的所述星芒之间具有第一间隔；

利用星点分割算法获得与所述星点一一对应的多张第三星图图像；

利用定位算法计算各所述第三星图图像中所述星点的位置。

可选地，其中：

所述对所述第一频谱图像和所述第二频谱图像进行卷积，对应的计算公式为：