[发明专利]一种多视场星敏感器的星图识别方法

说明书

本发明公开了一种多视场星敏感器的星图识别方法，包括以下步骤：步骤S1、构建导航数据库，导航数据库包括用于储存恒星基本信息的导航星库、用于储存视场内小角距的星对库和用于储存视场间角距的大角距库；步骤S2、多视场主星识别；步骤S3、全视场观测星识别。本发明中，构建“一小两大”模式，通过限定模式中观测星的选取范围，减小模式数量，进而减小数据库容量，提高识别速度，基于姿态解算结果迭代识别全视场观测星，通过迭代的方式逐步提高姿态解算的精度，进而提高全视场观测星识别率，仅采用角距信息用于识别，无需进行视场间的图像融合，其使用不受视场个数与视场夹角的限制，更加适用于不同视场个数、视轴夹角的多视场星敏感器。

技术领域

本发明属于天文导航技术领域，具体涉及一种多视场星敏感器的星图识别方法。

背景技术

目前，多数航天器均选择星敏感器作为姿态测量仪器以实现高精度、实时的姿态确定，这是由于星敏感器具有弧秒级别精度、可在无先验信息条件下完成姿态测量、可靠性好等优势。星敏感器通过测量观测星图中恒星的位置信息，并将其与星历表中恒星的位置信息进行比较，确定航天器的姿态，其工作流程包括星点成像、质心提取、星图识别及姿态解算四步。在以上工作流程中，星图识别是非常关键的一步，其将观测到的恒星星点识别为星历表中已储存的恒星，它的正确性将直接决定姿态解算的正确性。

在高动态情况下，单一视场内可观测的星点数量急剧减少，甚至无法单独满足识别的要求。多视场构型可带来观测信息成倍增加，因此，多视场星敏感器是进一步提升星敏感器动态性能、测量精度及可靠性的重要技术途径。典型的多视场星敏感器一般是通过三个或者多个光学系统构成多个视场，其单个视场的视场范围较小，具有较高的角分辨率，从而保证星敏感器的精度；又因为其具有多个视场，能够保证在所有视场内星敏感器有足够数量的观测星供其使用；同时，由于多视场星敏感器的结构特点，其能够提升星敏感器滚转轴的姿态测量精度，改善了单视场星敏感器三轴测量精度相差较大的缺陷。

目前国内公开的多视场星敏感器星图识别算法较少。姜笛等人将多个视场内的观测图像以公共观测星为基准进行图像融合，随后基于蚁群遍历路径寻优原理构造特征模式用于融合图像中的观测星识别。但这种方法仅适用于观测图像有重叠部分的情况，对于视轴间夹角较大的多视场星敏感器则不适用。苟斌等人提出了一种多级星图识别算法，首先利用广义回归神经网络分别识别各视场观测星图，随后检验识别结果，并用识别结果粗略计算视轴指向，最后利用此视轴指向辅助未识别或识别错误的观测星完成识别或校正。但由于多视场星敏感器的单个视场通常较小，所含的可用星数量较少，可能导致单个视场星图识别失败，进而导致算法失败，识别率下降。谢俊峰等人利用多视场内所有恒星的灰度总和及与主星间的角距总和作为评价指标，进行星图识别。但由于恒星的星等信息可靠性较低，当观测图像中星等噪声较大时，将导致算法的识别率下降。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种多视场星敏感器的星图识别方法。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种多视场星敏感器的星图识别方法，包括以下步骤：

步骤S1、构建导航数据库，所述导航数据库包括用于储存恒星基本信息的导航星库、用于储存视场内小角距的星对库和用于储存视场间角距的大角距库；

步骤S2、多视场主星识别；

步骤S3、全视场观测星识别。

进一步的，步骤S1中，构建导航数据库的步骤包括：

首先，构建用于储存恒星基本信息的导航星库；

其次，构建用于储存视场内小角距的星对库；

最后，构建用于储存视场间角距的大角距库。

进一步的，构建用于储存恒星基本信息的导航星库的步骤包括：