一种白昼环境导航星识别方法技术

一种白昼环境导航星识别方法，包括步骤如下：(1)设计星表：分导航星表和邻近星角距表两部分设计星表，导航星表包括仪器星等高于灵敏度的恒星信息、导航星附近的恒星数量及邻近星角距表的偏移地址；邻近星角距表包括邻近星信息、导航星与邻近星的角距、邻近星相互之间的角距。(2)识别过程中，通过查找导航星表及邻近星角距表，对观测星进行识别，根据导航星周围的星数，采用不同的方法对观测星进行判断，分为导航星附近没有邻近星，只有一颗邻近星，以及有两颗以上邻近星这三种情况，完成观测星识别。本发明专利技术解决了在白昼环境下星敏感器视场范围内观测星数量较少时导航星识别的问题，并且对惯性导航设备的精度要求较低。

A method of star recognition in daytime environment

A daylight environment navigation star identification method, which comprises the steps of: (1) design catalog: targeted Hangxing table and adjacent angular distance of stars table two part design catalogue, including the offset table from the star catalog number of stars and the adjacent star information, navigation star near the higher sensitivity of the instrument magnitude angle; angular angular distance of stars near the table including the nearby star information, navigation star and adjacent star angular distance between adjacent star. (2) in the process of recognition, through the search and navigation catalogue adjacent table to identify the angular distance of stars, star, star around according to the number of stars, using different methods to judge the observed star, divided into not adjacent satellite navigation near the star, but a nearby star, and the three cases two. The nearby star, complete the observation of star identification. The invention solves the problems of navigation star recognition in daylight environment FOV star sensor within measuring star when there were fewer, and the inertial navigation equipment for low accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种白昼环境导航星识别方法
本专利技术涉及一种星敏感器星点识别的方法，特别是针对全天时星敏感器在白昼环境下的星点识别，设计一种星表筛选和角距匹配的方法，实现用白昼环境下成像平面上较少数量的星点进行导航星识别。
技术介绍
星光/惯性导航系统包括星敏感器和惯性导航设备，通过观测恒星来测定飞行器姿态。星敏感器通过对导航星进行测量得到数据进行处理后，可以修正惯导的定位误差和大部分陀螺的漂移误差，将该系统应用于飞机、弹道导弹、卫星上，可大幅度提高飞行器的定姿精度。星敏感器参与导航，要求在白昼环境中能探测到恒星，通过对空间恒星成像、获取恒星观测矢量，从而修正测量系相对于惯性系的姿态，并结合惯性导航设备提供的信息，确定平台的航向与位置信息，如图1所示。星敏感器是最常用的姿态确定仪器之一，相对于太阳敏感器、磁强计、地平仪和陀螺仪等其他常见的姿态测量设备而言，星敏感器不仅姿态测量精度比较高，而且能够实现自主导航能力，抗干扰能力也比较强，目前是卫星等航天器上最主要的姿态测量仪器，星敏感器技术研究开始于20世纪50年代，截止到目前为止，已经研制出很多不同类型的星敏感器产品并且被成功应用。美国、德国、法国、丹麦和意大利等国家的航空航天产品研发机构研制出诸多应用于不同环境的星敏感器产品，其中有部分产品的姿态定位精度已经达到1′甚至更高。还有一类有别于传统的卫星上使用的星敏感器，应用于惯性天文组合导航，适用于大型高空远程飞机和战略导弹的导航，这种星敏感器要求全天时应用，包括白昼环境下，这类星敏感器具有如下特点：(1)白昼环境复杂，由于杂光、云等影响，星点与周围像元对比度降低，像平面上提供的星点数量有限。(2)星敏感器应用于惯性天文组合导航系统当中，惯导姿态可以保证导航星出现在星敏感器视场内。(3)惯性天文组合导航系统中，星敏感器不需要实现自主定姿，只需要给惯导提供观测星矢量作为姿态修正量。常规星敏感器导航星识别方法要求观测星数量较多，这在白昼环境下很难实现；按照一般星光/惯性导航系统的工作流程，星敏可以直接根据惯导姿态预测导航星理论成像位置，并以此为中心在小窗口范围内直接提取该导航星的成像信息，并对恒星矢量进行测量，如图2所示，这种方法虽然不需要进行导航星识别，但是要求惯性导航设备精度较高，成本较高；惯导姿态不能满足精度要求时，只能保证导航星位于星敏视场内，无法准确预测预测其理论位置，因此须在全图范围内识别导航星。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种白昼环境导航星识别方法，解决了在白昼环境下星敏感器视场范围内观测星数量较少时导航星识别的问题，并且对惯性导航设备的精度要求较低，方法简单、效率高、成本低、精度高。本专利技术的技术解决方案是：一种白昼环境导航星识别方法，包括步骤如下：(1)确定导航星表，并剔除导航星表中角距过小的导航星对；所述导航星表中包括如下信息：仪器星等高于星敏感器灵敏度的导航星的星等、星号、星矢量、导航星的邻近星数量及邻近星角距表的偏移地址；所述邻近星角距表的偏移地址指邻近星角距表在导航星表与邻近星角距表共同组成的星表中的存储地址；(2)确定邻近星角距表；每个导航星对应的一个邻近星角距表，所述邻近星角距表中包括如下信息：每个导航星对应的全部邻近星的星等、星号、星矢量，导航星与每个邻近星的角距，邻近星相互之间的角距；(3)查找导航星表及邻近星角距表，得到导航星的邻近星数量、邻近星的星等、星号、星矢量以及导航星与邻近星、邻近星之间的角距关系；(4)根据步骤(3)中获得的导航星的邻近星数量、邻近星的星等、星号、星矢量以及导航星与邻近星、邻近星之间的角距关系，对星敏感器视场范围内的全部观测星进行判断，确定观测星对应的星等、星号、星矢量。所述步骤(1)中导航星的邻近星数量的计算方法如下：从Hipcross星表中，查找导航星附近角距小于星敏感器的视野范围且仪器星等小于星敏感器灵敏度+2的恒星的数量。所述步骤(3)的具体步骤如下：(3.1)根据惯性导航设备提供的星敏感器的姿态信息，确定导航星；(3.2)旋转星敏感器，使得导航星进入星敏感器视场内；(3.3)读取导航星表中该导航星邻近星角距表的偏移地址，根据邻近星偏移地址读取所对应邻近星角距表，获得该导航星对应的全部邻近星的星等、星号、星矢量，该导航星与每个邻近星的角距，邻近星相互之间的角距。所述步骤(4)的具体步骤如下：根据如下情况对星敏感器所探测到的观测星进行判断：第一种情况：若步骤(3.3)中读取的导航星在导航星表中无邻近星，则根据星敏感器视野范围内的观测星的能量大小，对观测星进行判断，如果能量最大的观测星数量为1，则该观测星为步骤(3.3)中读取的导航星；否则识别失败，返回步骤(3.1)重新确定导航星；第二种情况：若步骤(3.3)中读取的导航星在导航星表中有1颗邻近星，则根据星敏感器视野范围内的观测星进行如下判断：若星敏感器视野范围内只有1个观测星，则对该导航星与邻近星进行星等比较：若该导航星星等<邻近星星等－2，则星敏感器视野范围内的该观测星为步骤(3.3)中读取的导航星；否则识别失败，返回步骤(3.1)重新确定导航星；若星敏感器视野范围内有2个及以上的观测星：a、计算能量排序第一的观测星α与其他观测星的角距；将能量排序第一的观测星α与其他观测星的角距同导航星与邻近星的角距值进行角距匹配；b、如果匹配成功，确定观测星β，能量排序第一的观测星α与观测星β的角距值等于导航星与邻近星的角距值；根据星敏感器姿态计算导航星矢量与邻近星矢量在投影像面的位置判断观测星α、观测星β与导航星、邻近星的对应关系，方法结束；如果匹配失败，将能量排序第一的观测星α从观测星队列中删除，返回步骤a；c、若星敏感器视野范围内所有的观测星都无法匹配，识别失败，返回步骤(3.1)重新确定导航星；第三种情况：若步骤(3.3)中读取的导航星在导航星表中有2颗及以上邻近星，则根据星敏感器视野范围内的观测星进行如下判断：若星敏感器视野范围内只有1个观测星，则对该导航星与所有邻近星进行星等比较：若该导航星星等<任意一个邻近星星等－2，则星敏感器视野范围内的该观测星为步骤(3.3)中读取的导航星；否则识别失败，返回步骤(3.1)重新确定导航星；若星敏感器视野范围内有两个观测星，计算两个观测星之间的角距，与步骤(3.3)中读取的导航星对应的邻近星角距表中储存的角距值进行角距匹配；如果匹配成功，确定与两个观测星角距相等的导航星和邻近星，再根据星敏感器姿态计算导航星矢量与邻近星矢量在投影像面的位置判断两个观测星与导航星、邻近星的对应关系；若匹配失败，返回步骤(3.1)重新确定导航星；若星敏感器视野范围内有3个以上观测星，对星敏感器视野范围内的观测星进行三角形识别，确定观测星与导航星、邻近星的对应关系。所述对星敏感器视野范围内的观测星进行三角形识别的具体方法如下：i、提取能量排序前三的观测星osa、osb、osc,组成一个观测三角形，三角形的各边l1、l2、l3表示上述三个观测星之间的角距；ii、按照l1、l2、l3的顺序依次在邻近星角距表中搜寻与观测三角形每条边匹配的导航星角距对，在观测星osa、osb、osc位置上依次存储满足匹配关系的导航星星号；所述导航星角距对包括导航本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白昼环境导航星识别方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)确定导航星表，并剔除导航星表中角距过小的导航星对；所述导航星表中包括如下信息：仪器星等高于星敏感器灵敏度的导航星的星等、星号、星矢量、导航星的邻近星数量及邻近星角距表的偏移地址；所述邻近星角距表的偏移地址指邻近星角距表在导航星表与邻近星角距表共同组成的星表中的存储地址；(2)确定邻近星角距表；每个导航星对应的一个邻近星角距表，所述邻近星角距表中包括如下信息：每个导航星对应的全部邻近星的星等、星号、星矢量，导航星与每个邻近星的角距，邻近星相互之间的角距；(3)查找导航星表及邻近星角距表，得到导航星的邻近星数量、邻近星的星等、星号、星矢量以及导航星与邻近星、邻近星之间的角距关系；(4)根据步骤(3)中获得的导航星的邻近星数量、邻近星的星等、星号、星矢量以及导航星与邻近星、邻近星之间的角距关系，对星敏感器视场范围内的全部观测星进行判断，确定观测星对应的星等、星号、星矢量。

【技术特征摘要】
1.一种白昼环境导航星识别方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)确定导航星表，并剔除导航星表中角距过小的导航星对；所述导航星表中包括如下信息：仪器星等高于星敏感器灵敏度的导航星的星等、星号、星矢量、导航星的邻近星数量及邻近星角距表的偏移地址；所述邻近星角距表的偏移地址指邻近星角距表在导航星表与邻近星角距表共同组成的星表中的存储地址；(2)确定邻近星角距表；每个导航星对应的一个邻近星角距表，所述邻近星角距表中包括如下信息：每个导航星对应的全部邻近星的星等、星号、星矢量，导航星与每个邻近星的角距，邻近星相互之间的角距；(3)查找导航星表及邻近星角距表，得到导航星的邻近星数量、邻近星的星等、星号、星矢量以及导航星与邻近星、邻近星之间的角距关系；(4)根据步骤(3)中获得的导航星的邻近星数量、邻近星的星等、星号、星矢量以及导航星与邻近星、邻近星之间的角距关系，对星敏感器视场范围内的全部观测星进行判断，确定观测星对应的星等、星号、星矢量。2.根据权利要求1所述的一种白昼环境导航星识别方法，其特征在于：所述步骤(1)中导航星的邻近星数量的计算方法如下：从Hipcross星表中，查找导航星附近角距小于星敏感器的视野范围且仪器星等小于星敏感器灵敏度+2的恒星的数量。3.根据权利要求1或2所述的一种白昼环境导航星识别方法，其特征在于：所述步骤(3)的具体步骤如下：(3.1)根据惯性导航设备提供的星敏感器的姿态信息，确定导航星；(3.2)旋转星敏感器，使得导航星进入星敏感器视场内；(3.3)读取导航星表中该导航星邻近星角距表的偏移地址，根据邻近星偏移地址读取所对应邻近星角距表，获得该导航星对应的全部邻近星的星等、星号、星矢量，该导航星与每个邻近星的角距，邻近星相互之间的角距。4.根据权利要求3所述的一种白昼环境导航星识别方法，其特征在于：所述步骤(4)的具体步骤如下：根据如下情况对星敏感器所探测到的观测星进行判断：第一种情况：若步骤(3.3)中读取的导航星在导航星表中无邻近星，则根据星敏感器视野范围内的观测星的能量大小，对观测星进行判断，如果能量最大的观测星数量为1，则该观测星为步骤(3.3)中读取的导航星；否则识别失败，返回步骤(3.1)重新确定导航星；第二种情况：若步骤(3.3)中读取的导航星在导航星表中有1颗邻近星，则根据星敏感器视野范围内的观测星进行如下判断：若星敏感器视野范围内只有1个观测星，则对该导航星与邻近星进行星等比较：若该导航星星等<邻近星星等－2，则星敏感器视野范围内的该观测星为步骤(3.3)中读取的导航星；否则识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀清，王立，徐卿，李全良，李晓，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11