[发明专利]一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法

权利要求书

1.一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用天基小视场相机和星敏同时曝光扫描期望恒星所在天区，获取小视场相机拍摄的期望恒星星图和星敏测量坐标系下的卫星惯性四元数；

S2、星敏分别根据天基小视场相机与星敏的测量信息计算恒星在星敏测量坐标系和天基小视场相机测量坐标系中的恒星矢量坐标；

S3、通过最优估计算法计算天基小视场相机和星敏的测量偏差角的估计值；

S4、设置步骤S3估计算法的限制条件，包括对所述估计值限幅以及对估计算法计时。

2.如权利要求1所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括以下步骤：

S11、利用卫星任意惯性空间的指向能力，使卫星上的天基小视场相机的光轴指向转至空间内的期望恒星，期间，使卫星三轴姿态进行定速定角度范围的扫描，带动天基小视场相机光轴以所述期望恒星为中心进行“十”字轨迹扫描，通过小视场相机的测量信息，实时获取期望恒星图像；

S12、在天基小视场相机拍摄扫描期望恒星时，星敏同步曝光自身视场对应的天区，并获取此时星敏测量坐标系下的卫星惯性四元数q_is。

3.如权利要求2所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，星敏将内部曝光信号实时发送给天基小视场相机，使两者下降沿同步。

4.如权利要求3所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

天基小视场相机将图像信息实时传递给星敏，星敏加载天基小视场相机的光学系统参数后，通过恒星识别算法识别图像，同时给出图像中的恒星分别在星敏测量坐标系和天基小视场相机测量坐标系中的恒星矢量坐标。

5.如权利要求4所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，天基小视场相机和星敏之间设置有高速通信接口。

6.如权利要求4所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，

其特征在于，恒星在星敏测量坐标系中的恒星矢量坐标为：其中为星敏星库中存储的惯性系下的恒星矢量，A_is可通过星敏的测量信息q_is计算得到；

恒星在天基小视场相机测量坐标系中的恒星矢量坐标可直接由星敏使用成熟的恒星识别算法提取天基小视场相机拍摄的恒星图像得到，

7.如权利要求6所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括以下步骤：

S31、建立与星敏测量平面垂直的参考平面，该参考平面的基矢量为H(k)；

S32、建立观测量

S33、计算小视场相机与星敏的测量基准偏差角度

其中为小视场相机与星敏的测量滚动偏差角，Δθ(k)为小视场相机与星敏的测量滚动俯仰角，Δψ(k)为小视场相机与星敏的测量偏航偏差角。

8.如权利要求7所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，

其中

其中，Fai(k)＝H^T(k)·H(k)+Fai(k-1)，Fai(0)＝zeros(3,3)，Y(0)＝[0 0 0]^T，Fai^-1(k)为矩阵Fai(k)的逆矩阵。

9.如权利要求1所述的一种小视场相机与星敏测量基准同步的天文标定方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：对天基小视场相机和星敏的测量偏差角的估计值进行限幅处理，幅值为0.1/57.3rad；对步骤S3的估计算法设置计数器，当该最优估计算法开启时，使计数器开始计时，计数50s后，取该最优估计算法的输出值作为小视场相机与星敏的测量基准偏差角度，此时退出该算法并将计数器清零。