一种星敏感器高速目标提取方法技术

本发明专利技术涉及一种星敏感器高速目标提取方法，包含：S1、CCD驱动模块驱动探测器获取星图图像数据，通过双路Dump图像输出方式将星图图像数据传输至星点质心提取模块；S2、星点质心提取模块采用波门图像采集方式从接收的星图图像中获取星点质心坐标；S3、采用FPGA和DSP处理器协同工作方式，根据星点质心坐标选取包含有星点的有效波门图像，并将有效波门图像的图像数据存储至SRAM中；S4、将SRAM中存储的有效波门图像的图像数据通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出至上位机。本发明专利技术能有效缩短大面阵探测器的像素输出时间，提高星敏感器数据处理的速率和更新率，提高星敏感器的动态性能，并确保上位机接收星图的实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种星敏感器高速目标提取方法
本专利技术涉及一种星敏感器高速目标提取方法，用以提高星敏感器的数据更新率与动态性能，属于星敏感器研究的

技术介绍
星敏感器是空间飞行器的GNC系统（制导、导航与控制系统）的关键部件，主要用于确定空间飞行器相对于惯性坐标系的三轴姿态，具有精度高、稳定性好以及误差不随时间累计等优点，因而广泛应用在卫星、飞船等飞行器上。作为空间飞行器姿态确定的核心单机，星敏感器按照结构划分，由光学及精密结构系统、光电探测器及信号处理电路和软件等组成。基于目标提取方法，以恒星稳定的光信号作为信号输入，星敏感器可以得到恒星的精确位置，再与内部星表中的恒星位置信息进行对比，可以得到星敏感器相对地心惯性坐标系的三轴姿态信息，从而得到空间飞行器本体相对于地心惯性系的三轴姿态信息。目前，国内星敏感器快速发展，从中等精度星敏感器发展到高精度星敏感器、再发展到甚高精度星敏感器，产品测量精度逐渐提高，并且其他性能指标也逐渐提升。但也随之出现了亟待解决的问题，星敏感器测量精度与星敏感器数据更新率、动态性能之间的矛盾就是其中之一。为了提高测量精度，星敏感器需获取更多的星点信息，需采用更大面阵的探测器拍摄更大的星图。星敏感器探测器的面阵从512×512到1024×1024再到2048×2048，像素数呈指数增加，星图目标提取处理的数据量增大，星敏感器的数据更新率也随之下降，从而影响星敏感器的动态性能。基于上述，目前需要提出一种新的星敏感器高速目标提取方法，在使用大面阵探测器的同时，提高数据更新率与动态性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种星敏感器高速目标提取方法，有效缩短大面阵探测器的像素输出时间，提高星敏感器数据处理的速率和更新率，提高星敏感器动态性能，并确保上位机接收星图的实时性。为实现上述目的，本专利技术提供一种星敏感器高速目标提取方法，采用星敏感器高速目标提取系统实现，包含以下步骤：S1、CCD驱动模块向探测器及驱动电路发送CCD驱动时序信号，驱动探测器工作以获取星图图像数据，并通过双路Dump图像输出方式将星图图像数据传输至星点质心提取模块；S2、星点质心提取模块采用波门图像采集方式从接收到的星图图像中获取星点质心坐标；S3、采用FPGA和DSP处理器协同工作方式，根据星点质心坐标选取包含有星点的有效波门图像，并将有效波门图像的图像数据存储至SRAM中；S4、将SRAM中存储的有效波门图像的图像数据通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出至上位机。所述的星敏感器高速目标提取系统包含FPGA以及分别与FPGA连接的DSP处理器、SRAM、LVDS协议芯片、探测器及驱动电路，且SRAM与DSP处理器连接；其中，所述的FPGA包含：CCD驱动模块，与探测器及驱动电路连接；星点质心提取模块，分别与SRAM、探测器及驱动电路连接；高速数据传输模块，分别与LVDS协议芯片、探测器及驱动电路连接；DSP接口模块，分别与高速数据传输模块、DSP处理器连接。所述的S1中，双路Dump图像输出方式包含：采用双路同时输出星图图像数据；采用探测器图像Dump功能，通过星敏感器对星点位置的预测，保留星图图像包含星点的行数据，去除其余未包含星点的行数据。所述的S2中，采用波门图像采集方式获取星图图像中的星点质心坐标的方法，具体包含以下步骤：SB1、根据星敏感器提供的星点位置预测信号，星点质心提取模块对接收到的完成行数据Dump处理的星图图像进行列数据Dump处理，保留包含星点的列数据，去除其余未包含星点的列数据；SB2、星点质心提取模块将完成列数据Dump处理的星图图像划分为有限个波门图像；SB3、星点质心提取模块对其中包含有星点的有效波门图像提取星点质心坐标。所述的S3中，采用FPGA和DSP处理器协同工作方式选取有效波门图像的方法，具体包含以下步骤：SC1、分别对FPGA以及DSP处理器进行初始化操作；SC2、当检测到DSP处理器的中断信号时，FPGA的星点质心提取模块将星点质心坐标通过SRAM传输至DSP处理器；SC3、DSP处理器根据星点质心坐标预测得到包含该星点的波门图像坐标，完成波门图像的选取；SC4、当检测到DSP处理器的下一个中断信号时，DSP处理器将选取的波门图像的坐标传输至FPGA，并将选取的波门图像的图像数据按顺序输出并存储在SRAM中。所述的S4中，SRAM将选取的有效波门图像的图像数据通过DSP处理器、DSP接口模块、高速数据传输模块传输至LVDS协议芯片，并通过LVDS高速数据总线传输至上位机。综上所述，本专利技术提供的星敏感器高速目标提取方法，有效缩短大面阵探测器的像素输出时间，提高星敏感器数据处理的速率和更新率，提高星敏感器动态性能，并确保上位机接收星图的实时性。附图说明图1为本专利技术中星敏感器高速目标提取系统的结构示意图；图2为本专利技术中采用双路Dump图像输出方式传输星图图像数据的流程图；图3为本专利技术中波门图像采集方式的示意图；图4为本专利技术中采用FPGA和DSP处理器协同工作方式选取有效波门图像的流程图；图5为本专利技术中通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出有效波门图像的图像数据的流程图。具体实施方式以下结合图1～图5，详细说明本专利技术的一个优选实施例。本专利技术提供的星敏感器高速目标提取方法，采用如图1所示的星敏感器高速目标提取系统实现；该系统由FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）以及分别与FPGA连接的DSP（DigitalSignalProcessing，数字信号处理）处理器、SRAM（StaticRandomAccessMemory，静态随机存取存储器）、LVDS（LowVoltageDifferentialSignaling，低电压差分信号）协议芯片、探测器及驱动电路组成，且SRAM与DSP处理器连接。其中，所述的FPGA包含：CCD驱动模块，与探测器及驱动电路连接；星点质心提取模块，分别与SRAM、探测器及驱动电路连接；高速数据传输模块，分别与LVDS协议芯片、探测器及驱动电路连接；DSP接口模块，分别与高速数据传输模块、DSP处理器连接。本专利技术提供的星敏感器高速目标提取方法，包含以下步骤：S1、CCD驱动模块向探测器及驱动电路发送CCD驱动时序信号，驱动探测器工作以获取星图图像数据，并通过双路Dump（丢弃）图像输出方式将星图图像数据传输至星点质心提取模块；S2、星点质心提取模块采用波门图像采集方式从接收到的星图图像中获取星点质心坐标，以实现星敏感器的目标提取；S3、采用FPGA和DSP处理器协同工作方式，根据星点质心坐标选取包含有星点的有效波门图像，并将有效波门图像的图像数据存储至SRAM中；S4、将SRAM中存储的有效波门图像的图像数据通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出至上位机。所述的S1中，探测器采用甚高精度星敏感器普遍选用的2048×2048面阵的CCD探测器。所述的S1中，双路Dump图像输出方式可在时钟频率不变的前提下，将星图图像数据的输出时间从原来的280ms/帧缩短至100ms/帧，即将整个星图图像数据的输出时间缩短了60%，具体包含：采用双路图像输出方式，即采用双路同时输出星图图像数据（原先采用单路输出），本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星敏感器高速目标提取方法，采用星敏感器高速目标提取系统实现，其特征在于，包含以下步骤：S1、CCD驱动模块向探测器及驱动电路发送CCD驱动时序信号，驱动探测器工作以获取星图图像数据，并通过双路Dump图像输出方式将星图图像数据传输至星点质心提取模块；S2、星点质心提取模块采用波门图像采集方式从接收到的星图图像中获取星点质心坐标；S3、采用FPGA和DSP处理器协同工作方式，根据星点质心坐标选取包含有星点的有效波门图像，并将有效波门图像的图像数据存储至SRAM中；S4、将SRAM中存储的有效波门图像的图像数据通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出至上位机。

【技术特征摘要】
1.一种星敏感器高速目标提取方法，采用星敏感器高速目标提取系统实现，其特征在于，包含以下步骤：S1、CCD驱动模块向探测器及驱动电路发送CCD驱动时序信号，驱动探测器工作以获取星图图像数据，并通过双路Dump图像输出方式将星图图像数据传输至星点质心提取模块；S2、星点质心提取模块采用波门图像采集方式从接收到的星图图像中获取星点质心坐标；S3、采用FPGA和DSP处理器协同工作方式，根据星点质心坐标选取包含有星点的有效波门图像，并将有效波门图像的图像数据存储至SRAM中；S4、将SRAM中存储的有效波门图像的图像数据通过高速数据传输模块和LVDS协议芯片输出至上位机。2.如权利要求1所述的星敏感器高速目标提取方法，其特征在于，所述的星敏感器高速目标提取系统包含FPGA以及分别与FPGA连接的DSP处理器、SRAM、LVDS协议芯片、探测器及驱动电路，且SRAM与DSP处理器连接；所述的FPGA包含：CCD驱动模块，与探测器及驱动电路连接；星点质心提取模块，分别与SRAM、探测器及驱动电路连接；高速数据传输模块，分别与LVDS协议芯片、探测器及驱动电路连接；DSP接口模块，分别与高速数据传输模块、DSP处理器连接。3.如权利要求2所述的星敏感器高速目标提取方法，其特征在于，所述的S1中，双路Dump图像输出方式包含：采用双路同时输出星图图像数据；采用探测器图像Dump功能，通过星敏感器对星点位置的预测，保留星图图像包含星点的行数据，去除其余未包含星点的行数...

【专利技术属性】
技术研发人员：唯乐思，胡雄超，闫晓军，毛晓楠，周琦，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31