[发明专利]基于周长特征的暗星自主识别方法

摘要

本发明涉及一种基于周长特征的暗星自主识别方法，包括以下步骤：一、根据基本星表，采用星等阈值法构建导航星表。采用重叠球矩法将全天球划分成若干局部重叠天区，找出每个重叠天区中最亮的两颗星作为主星对，其余星作为辅助星构建三角形周长特征库，对生成的特征库按周长大小构造散列函数，进行分段存储。二、读入导航星表和导航特征库，星图提取结果按灰度值大小降序排列，以最亮的两颗星为主星对，其余星为辅助星，构造以主星对为公共边的观测三角形，计算三角形周长和以主星为公共点的三角形两边长。本发明大大减少了特征三角形的数量，相对传统基于星角距的三角形识别算法，减少了星角距比较次数，提高了识别速度。

主权项

1.一种基于周长特征的暗星自主识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一、导航星特征库的构建A、导航星的筛选⑴采用星等阈值法剔除基本星表中亮度大于星敏感器极限探测星亮度的恒星；⑵双星处理当两颗恒星间的星角距小于弥散斑时，将双星当作一颗星来处理，并对恒星赤经、赤纬及星等进行合成，则合成后的恒星赤经α、赤纬δ及星等m分别为：其中，弥散斑大小在3×3～5×5像元之间，(α1，δ1)和(α2，δ2)分别为两颗恒星的赤经和赤纬，m1和m2分别为两颗恒星的星等；⑶导航星表的生成对选定的恒星重新编号，并将每个恒星的星表号、赤经、赤纬和星等进行存储；B、导航特征库的构建结合主星算法构建特征三角形：以视场中的最亮星与次亮星作为主星对，其余星作为辅助星，分别与主星对构成特征三角形，每个特征三角形包括：主星星号、次星星号、辅助星星号、主星与次星间星角距、主星与辅助星间星角距和三角形周长这些数据，⑴分区星表的构建采用重叠球矩法将整个天球分割成若干个局部重叠天区，球矩大小应满足如下条件：式中，Cα、Cδ分别为赤经范围与赤纬范围，α0为星敏感器视轴赤经指向、δ0为星敏感器视轴赤纬指向，R为视场半径，计算球矩大小时需对Cα过零处理，赤纬最大值、最小值分别设为90°和‑90°，建立分区星表时，以星敏感器视轴为中心，计算球矩大小，将球矩内的所有恒星按星等升序排列，并存储到以分区号为文件名的文本文件中，分区索引号的计算公式如下所示，Index＝(fix(α0/4)+1)×(fix(δ0/4)+23)⑵特征库的建立读取分区星表，以选定的主星对分别与其它恒星构建特征三角形，读取相关星表号、赤经、赤纬和星等信息，则根据下式计算相关星角距dij，dij＝arccos(Vi·Vj/(Vi||×||Vj||))式中，“·”为矢量点积运算符；“||x||”为x的范数，Vi和Vj分别为恒星i、j的参考矢量，构建特征三角形时，星角距dij应满足如下条件：式中，ξ为弥散斑所对应的角度，FOV为视场角，若三角形的三条边均满足如上星角距限制条件，则按照导航特征数据结构存储该三角形。⑶周长散列特征库的构建判断所有主星是否计算完毕，否则重复⑵，是则对所有特征三角形按照周长大小分块存储，子块编号按下式构造散列函数K(P)：K(P)＝fix(P×N/(6FOV)+1)   (1)式中，P为三角形周长，N为分块总数；步骤二、星图识别⑴初始化：读入导航星表、导航三角形特征库，设置星敏感器参数和星角距匹配门限ε参数；⑵对星图提取数据进行编号，并按灰度值降序排列；⑶判断是否存在3颗以上观测星，小于3颗则不能识别；⑷若观测星数为3，则按灰度值确定主星对与辅助星，构建观测三角形，计算观测三角形的对应星角距和周长，根据式(1)定位子块编号，在该子块中搜索以主星为顶点的两个星角距是否存在唯一满足下式(2)的三角形，是则将匹配结果存入识别矩阵中，其中第i个元素表示星点i的星表号，识别失败时则该元素置0；式中，A、B、C分别为主星、次星及辅星，|x|表示x的绝对值，lAB表示主星A和次星B之间的观测星角距，dAB表示主星A和次星B之间的参考星角距，lAC表示主星A和辅星C之间的观测星角距，dAC表示主星A和辅星C之间的参考星角距；⑸若观测星大于3颗，则分别以星点1、2、3和星点1、2、4构建两个观测三角形，并按步骤⑷分别进行识别，若两个观测三角形存在唯一相同的主星对匹配结果，则匹配成功，将前4颗星的匹配结果存入识别矩阵中，然后根据已匹配观测星对星图中其它恒星进行投影识别，并利用观测星角距对识别结果进行验证；若两个观测三角形没有唯一匹配结果，则剔除星点3或星点4，读入下一颗星继续识别；⑹判断该帧星图是否识别完毕，否则转⑸，是则根据识别矩阵和导航星表确定观测星的各个参数，转入下一帧星图识别，直至整个识别任务完毕。