数字星图仿真方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种数字星图仿真方法及装置。该方法包括：获得仿真参数；基于仿真参数从数据库中查找满足仿真参数的目标观测星区；基于仿真参数从目标观测星区中获取满足仿真参数的目标观测恒星；计算目标观测恒星的平面坐标以及灰度值；根据目标观测恒星的灰度值和观测恒星的平面坐标输出目标观测星区对应的星图仿真图像。本发明专利技术通过对所需星图进行仿真，生成数字星图，从而为星敏感器技术的研究提供图像数据支持，推动了星敏感器技术的研发进展。

【技术实现步骤摘要】
数字星图仿真方法及装置
本专利技术涉及计算机
，具体而言，涉及一种数字星图仿真方法及装置。
技术介绍
准确测量姿态是航天器顺利飞行的重要保障，星敏感器是目前精度最高的一种姿态测量仪器。研究星敏感器技术，改善其性能，对提高星敏感器系统的设计质量和运行具有重要意义。然而，研究星敏感器技术，需要大量的星图来验证关键技术的可行性和性能。然而，所需星图未必都能通过实际拍摄得到，从而限制了星敏感器技术的研发。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种数字星图仿真方法及装置，通过对所需星图进行仿真，生成数字星图，从而为星敏感器技术的研究提供图像数据支持，推动了星敏感器技术的研发进展。为了实现上述目的，本专利技术较佳实施例采用的技术方案如下：本专利技术较佳实施例提供一种数字星图仿真方法，应用于计算机设备。所述计算机设备包括有一预存有星空分区信息的数据库，所述星空分区信息包括有多个星区以及每个星区的编号信息，其中，每个星区包括有多个恒星，所述方法包括：获得仿真参数。其中，所述仿真参数包括星敏感器光轴中心赤经，星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数、星敏感器分辨率、星敏感器姿态的不确定度、星敏感器光斑弥撒半径大小、天区赤纬的分区间隔、选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型；基于所述仿真参数从所述数据库中查找满足所述仿真参数的目标观测星区，其中，所述目标观测星区与星敏感器光轴中心赤经、星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数以及星敏感器姿态的不确定度有关；基于所述仿真参数从所述目标观测星区中获取满足所述仿真参数的目标观测恒星，其中，所述目标观测恒星与选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型有关；计算目标观测恒星的平面坐标以及灰度值；根据目标观测恒星的灰度值和观测恒星的平面坐标输出所述目标观测星区对应的星图仿真图像。在本专利技术较佳实施例中，所述基于所述仿真参数从所述数据库中查找满足所述仿真参数的目标观测星区的步骤，包括：根据所述星敏感器光轴中心赤经、星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数以及星敏感器姿态的不确定度分别计算所述观测星区的赤经左界编号、赤经右界编号、赤纬上界编号以及赤纬下界编号；根据所述赤经左界编号、赤经右界编号、赤纬上界编号以及赤纬下界编号从所述数据库中获取对应的观测星区；其中，所述赤经左界编号的计算公式为：所述赤经右界编号的计算公式为：所述赤纬下界编号的计算公式为：所述赤纬上界编号的计算公式为：其中，α为星敏感器光轴中心赤经，δ为星敏感器光轴中心赤纬，R为视场角大小，ε为姿态的不确定度，B为赤纬的分区间隔，N为赤纬的分带编号最大值，M为赤经的分带编号最大值。在本专利技术较佳实施例中，所述计算目标观测恒星的平面坐标的步骤包括：计算目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量；根据目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量得到观测恒星的平面坐标。在本专利技术较佳实施例中，所述计算目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量的步骤包括：计算天球坐标系旋转到与所述星敏感器坐标系重合时的旋转角；根据所述旋转角得到与所述旋转角对应的旋转矩阵，其中，所述旋转矩阵的计算式为：其中，M为旋转矩阵，λ为天球坐标系X轴逆时针旋转角，θ为天球坐标系Y轴逆时针旋转角，为天球坐标系Z轴逆时针旋转角；计算目标观测恒星在天球坐标系下的直角坐标系矢量，其中，观测恒星在天球坐标系下的直角坐标系矢量的计算公式为：其中，α0为观测恒星赤经，δ0为观测恒星赤纬；根据所述旋转矩阵和所述目标观测恒星在天球坐标系下的直角坐标系矢量得到所述目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量，其中，所述目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量的计算公式为：其中，目标观测恒星在星敏感器坐标系下的直角坐标系矢量为[X1Y1Z1]T，目标观测恒星在天球坐标系下的直角坐标系矢量[XYZ]T。在本专利技术较佳实施例中，所述根据目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量得到观测恒星的平面坐标的步骤中，观测恒星的平面坐标的计算公式为：x＝f×X1/Y1，y＝f×Z1/Y1其中，(x，y)为目标观测恒星在星模拟器像平面上的坐标，[X1Y1Z1]T为目标观测恒星在星敏感器坐标系下的直角坐标系矢量，R为星敏感器视场的对角度数，n为每行和每列的像素点个数，f为焦距。在本专利技术较佳实施例中，所述计算目标观测恒星的平面坐标以及灰度值的步骤中，目标观测恒星的灰度值的计算公式为：P(x,y)＝I(x,y)+N(x,y)+B其中，P(x,y)为坐标为(x,y)点的灰度值，N(x,y)为背景噪声，B为背景灰度值(定义为0)；I(x,y)的计算公式为：其中，A为中心位置的能量灰度值，σ为星敏感器光斑弥撒半径大小。在本专利技术较佳实施例中，所述根据目标观测恒星的灰度值和观测恒星的平面坐标输出所述目标观测星区的星图仿真图像的步骤，包括：选取灰度值大于预设灰度值的观测恒星；根据灰度大于预设灰度值的观测恒星对应的平面坐标输出所述目标观测星区的星图仿真图像。在本专利技术较佳实施例中，所述根据灰度大于预设灰度值的观测恒星对应的平面坐标输出所述目标观测星区的星图仿真图像的方式包括：将灰度大于预设灰度值的观测恒星对应的平面坐标进行连线，输出所述目标观测星区的星图仿真图像。在本专利技术较佳实施例中，所述方法还包括；对输出的仿真图像进行加噪，得到加噪后的仿真图像。本专利技术较佳实施例还提供一种数字星图仿真装置，应用于计算机设备。所述计算机设备包括有一预存有星空分区信息的数据库，所述星空分区信息包括有多个星区以及每个星区的编号信息，其中，每个星区包括有多个恒星，所述装置包括：获得模块，用于获得仿真参数。其中，所述仿真参数包括星敏感器光轴中心赤经，星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数、星敏感器分辨率、星敏感器姿态的不确定度、星敏感器光斑弥撒半径大小、天区赤纬的分区间隔、选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型；查找模块，用于基于所述仿真参数从所述数据库中查找满足所述仿真参数的目标观测星区，其中，所述目标观测星区与星敏感器光轴中心赤经、星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数以及星敏感器姿态的不确定度有关；获取模块，用于从所述目标观测星区中获取满足所述仿真参数的目标观测恒星，其中，所述目标观测恒星与选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型有关；计算模块，用于计算目标观测恒星的平面坐标以及灰度值；输出模块，用于根据目标观测恒星的灰度值和观测恒星的平面坐标输出所述目标观测星区对应的星图仿真图像。相对于现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的数字星图仿真方法及装置。该方法包括：获得仿真参数；基于仿真参数从数据库中查找满足仿真参数的目标观测星区，其中，目标观测星区与星敏感器光轴中心赤经、星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数以及星敏感器姿态的不确定度有关；基于仿真参数从目标观测星区中获取满足仿真参数的目标观测恒星，其中，目标观测恒星与选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型有关；计算目标观测恒星的平面坐标以及灰度值；根据目标观测恒星的灰度值和观测恒星的平面坐标输出目标观测星区对应的星图仿真图像。基于上述方法及装置，本专利技术通过对所需星图进行仿真，生成数字星图，从而为星敏感器技术的研究提供图像数据支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字星图仿真方法，应用于计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括有一预存有星空分区信息的数据库，所述星空分区信息包括有多个星区以及每个星区的编号信息，其中，每个星区包括有多个恒星，所述方法包括：获得仿真参数，其中，所述仿真参数包括星敏感器光轴中心赤经，星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数、星敏感器分辨率、星敏感器姿态的不确定度、星敏感器光斑弥撒半径大小、天区赤纬的分区间隔、选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型；基于所述仿真参数从所述数据库中查找满足所述仿真参数的目标观测星区，其中，所述目标观测星区与星敏感器光轴中心赤经、星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数以及星敏感器姿态的不确定度有关；基于所述仿真参数从所述目标观测星区中获取满足所述仿真参数的目标观测恒星，其中，所述目标观测恒星与选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型有关；计算目标观测恒星的平面坐标以及灰度值；根据目标观测恒星的灰度值和观测恒星的平面坐标输出所述目标观测星区对应的星图仿真图像。

【技术特征摘要】
1.一种数字星图仿真方法，应用于计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括有一预存有星空分区信息的数据库，所述星空分区信息包括有多个星区以及每个星区的编号信息，其中，每个星区包括有多个恒星，所述方法包括：获得仿真参数，其中，所述仿真参数包括星敏感器光轴中心赤经，星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数、星敏感器分辨率、星敏感器姿态的不确定度、星敏感器光斑弥撒半径大小、天区赤纬的分区间隔、选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型；基于所述仿真参数从所述数据库中查找满足所述仿真参数的目标观测星区，其中，所述目标观测星区与星敏感器光轴中心赤经、星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数以及星敏感器姿态的不确定度有关；基于所述仿真参数从所述目标观测星区中获取满足所述仿真参数的目标观测恒星，其中，所述目标观测恒星与选取恒星的星等以及选取恒星的光谱类型有关；计算目标观测恒星的平面坐标以及灰度值；根据目标观测恒星的灰度值和观测恒星的平面坐标输出所述目标观测星区对应的星图仿真图像。2.根据权利要求1所述的数字星图仿真方法，其特征在于，所述基于所述仿真参数从所述数据库中查找满足所述仿真参数的目标观测星区的步骤，包括：根据所述星敏感器光轴中心赤经、星敏感器光轴中心赤纬、星敏感器视场的对角度数以及星敏感器姿态的不确定度分别计算所述观测星区的赤经左界编号、赤经右界编号、赤纬上界编号以及赤纬下界编号；根据所述赤经左界编号、赤经右界编号、赤纬上界编号以及赤纬下界编号从所述数据库中获取对应的观测星区；其中，所述赤经左界编号的计算公式为：所述赤经右界编号的计算公式为：所述赤纬下界编号的计算公式为：所述赤纬上界编号的计算公式为：其中，α为星敏感器光轴中心赤经，δ为星敏感器光轴中心赤纬，R为视场角大小，ε为姿态的不确定度，B为赤纬的分区间隔，N为赤纬的分带编号最大值，M为赤经的分带编号最大值。3.根据权利要求1所述的数字星图仿真方法，其特征在于，所述计算目标观测恒星的平面坐标的步骤包括：计算目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量；根据目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量得到观测恒星的平面坐标。4.根据权利要求3所述的数字星图仿真方法，其特征在于，所述计算目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量的步骤包括：计算天球坐标系旋转到与所述星敏感器坐标系重合时的旋转角；根据所述旋转角得到与所述旋转角对应的旋转矩阵，其中，所述旋转矩阵的计算式为：其中，M为旋转矩阵，λ为天球坐标系X轴逆时针旋转角，θ为天球坐标系Y轴逆时针旋转角，为天球坐标系Z轴逆时针旋转角；计算目标观测恒星在天球坐标系下的直角坐标系矢量，其中，观测恒星在天球坐标系下的直角坐标系矢量的计算公式为：其中，α0为观测恒星赤经，δ0为观测恒星赤纬；根据所述旋转矩阵和所述目标观测恒星在天球坐标系下的直角坐标系矢量得到所述目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量，其中，所述目标观测恒星在星敏感器坐标系的直角坐标系矢量的计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，张力，陆川，彭贵仓，冯冲，杨蕾，陈晓，姚婷婷，
申请(专利权)人：电子科技大学天府协同创新中心，
类型：发明
国别省市：四川,51