[发明专利]基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法及系统

摘要

本发明提供一种基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法及系统，包括根据星上下传的姿态信息和星相机几何参数的初始值星点提取，根据星上下传的姿态信息和星相机几何参数的初始值，计算出整个图像对应的恒星的赤经赤纬的范围，根据赤经赤纬的范围从已知星表中获取恒星的赤经赤纬；利用多张星图中星相机几何参数的关联、约束信息建立平差模型，最小二乘解算定标与定姿参数。应用本发明技术方案能够实现最优估计卫星姿态以及星相机几何参数，能提高星敏感器姿态的解算精度和可靠性。

主权项

1.一种基于区域网内恒星影像的星相机定标定姿方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，星点提取，首先根据星上下传的姿态信息和星相机几何参数的初始值，预测星点的图像坐标，对该星点预测的图像坐标邻域内的像素进行亮点检测，计算矩特征，确定星点的质心坐标；步骤2，星图识别，包括根据星上下传的姿态信息和星相机几何参数的初始值，计算出整个图像对应的恒星的赤经赤纬的范围，根据赤经赤纬的范围从已知星表获取恒星的赤经赤纬；步骤3，建立平差模型，包括设星相机的几何参数包括焦距f，主点(x₀，y₀)，畸变系数k₁，k₂，k₃，p₁，p₂，p₃；设区域网内共有n张星图，属于一段连续成像时间范围内的数据，这些星图之间有公共的恒星点，并且相机几何参数是相同的，第i张星图对应的三个姿态角为ω_i，θ_i；设第i张星图有m_i个星点，第j个星点的图像坐标为(x_ij，y_ij)，其中j＝m₁，m₂，...，m_i，...，m_n，对应的赤经赤纬是(α_j，β_j)，dx，dy为星相机的几何畸变，建立误差方程如下，其中，为星图i内的点j的像方坐标(x_ij，y_ij)的估计值，J2000坐标系下的恒星矢量从J2000坐标系到星敏坐标系的旋转矩阵将误差方程简写为AX＝L其中，系数矩阵未知数的改正数X中包含各未知参数的改正数如下，常数步骤4，最小二乘解算定标与定姿参数，包括以下子步骤，步骤4.1，设当前的迭代次数l＝0，设置未知数的初值X⁰；步骤4.2，按照最小二乘法迭代求解，得到未知数的改正数X＝(A^TA)^‑1(A^TL)，令X^l+1＝X^l+X，X^l表示第l次迭代得到的未知参数的值，X^l+1表示第l+1次迭代得到的未知参数的值，令当前的迭代次数l＝l+1，根据预设的改正数阈值R和次数阈值N进行判断，若X＜R，或当前迭代次数＞N，结束循环，得到未知参数的值，其中f，k₁，k₂，k₃，p₁，p₂，p₃，x₀，y₀为定标参数，为定姿参数；否则继续步骤4.3；步骤4.3，重新计算常数L，然后转到步骤4.2。