卫星姿态的测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种卫星姿态的测量方法及装置，涉及卫星姿态的技术领域，包括从图像中提取观测星，得到观测星的质心定位信息；基于质心定位信息在图像中识别三角形组合，并根据三角形组合构建总三角形组合；从总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在最大匹配组中确定最优匹配组；基于最优匹配组计算姿态转换矩阵，确定卫星姿态。本发明专利技术实施例基于载荷探测器进行姿态确定，对硬件要求较低，性价比高，开发周期短，可重构，可实现探测器复用，具有很好的灵活性。

Measurement method and device of satellite attitude

The invention provides a measurement method and device of satellite attitude, which relates to the technical field of satellite attitude, including extracting observation star from image, obtaining the centroid positioning information of observation star; recognizing triangle combination in image based on centroid positioning information, constructing total triangle combination according to triangle combination; distinguishing and screening pseudo matching triangle from total triangle combination, generating The optimal matching group is determined in the maximum matching group, and the attitude transformation matrix is calculated based on the optimal matching group to determine the satellite attitude. The embodiment of the invention determines the attitude based on the load detector, with low hardware requirements, high cost performance, short development cycle, reconfigurability, detector reuse and good flexibility.

【技术实现步骤摘要】
卫星姿态的测量方法及装置
本专利技术涉及卫星姿态
，尤其是涉及一种卫星姿态的测量方法及装置。
技术介绍
星敏感器是以恒星为测量对象的高精度姿态测量敏感器件，通过探测天球上不同位置的恒星得到对于天球惯性坐标系的指向。传统的硬件星敏感器作为星上一个专门的传感器，对成像能力以及平台的处理能力都具有较高的要求，且每颗卫星搭载自己专属的星敏感器，缺乏通用性，且具有造价昂贵，开发周期长等特点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种卫星姿态的测量方法及装置，以缓解现有技术中存在的传统的硬件星敏感器作为星上一个专门的传感器，对成像能力以及平台的处理能力都具有较高的要求，且每颗卫星搭载自己专属的星敏感器，缺乏通用性，且具有造价昂贵，开发周期长的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种卫星姿态的测量方法，其中，包括：从图像中提取观测星，得到所述观测星的质心定位信息，所述质心定位信息包括所述观测星在图像中的坐标和灰度值；基于所述质心定位信息在图像中识别三角形组合，并根据三角形组合构建总三角形组合；其中，所述三角形组合包括：观测星组合和导航星匹配组合；从所述总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在所述最大匹配组中确定最优匹配组；基于所述最优匹配组计算姿态转换矩阵，确定卫星姿态。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述从图像中提取观测星，得到所述观测星的质心定位信息的步骤，包括：对原始图像进行阈值分割和聚类，得到去除背景噪声的图像；从所述去除背景噪声的图像中提取所述观测星，并采用基于阈值的质心定位算法对所述观测星的质心进行定位，得到质心定位信息。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基于所述质心定位信息在图像中识别三角形组合的步骤，包括：根据所述质心定位信息确定星等和视场中心，并按照所述星等和所述视场中心的指向确定导航星；计算每两个所述导航星之间的导航星角距，并将所述导航星角距按照降序进行排列，得到导航星角距表；根据所述灰度值对所述观测星做降序排列，并计算每两个所述观测星之间的观测星角距；判断所述观测星角距在所述导航星角距表中是否满足预设误差范围；若满足，则根据所述观测星角距确定与所述观测星角距相关联的观测星组合和导航星匹配组合，并将所述观测星组合和所述导航星匹配组合确定为三角形组合。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据三角形组合构建总三角形组合的步骤，包括：判断每两个所述观测星组合之间是否存在相同观测星；若存在，则将具有相同观测星的两个观测星组合合并为第一三角形组合，且将与相同观测星对应的导航星所在的两个导航星匹配组合合并为第二三角形组合；根据所述灰度值与所述星等之间的对应关系，判断所述第一三角形组合中每两个观测星之间的灰度值和所述第二三角形组合中每两个导航星之间的星等关系是否一致；若不一致，则将所述第一三角形组合与所述第二三角形组合确定为伪匹配三角形；若一致，则将所述第一三角形组合和所述第二三角形组合合并为总三角形组合。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述从所述总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在所述最大匹配组中确定最优匹配组的步骤，包括：判断所述观测星的旋转方向和预设参考方向是否一致；若不一致，则确定所述总三角形组合为伪匹配总三角形，并筛选出所述伪匹配总三角形；若一致，则将同时含有两个相同观测星和两个相同导航星的多个所述总三角形组合组成星多边形，生成最大匹配组，并从最大匹配组中确定最优匹配组。第二方面，本专利技术实施例还提供一种卫星姿态的测量装置，其中，包括：提取模块，用于从图像中提取观测星，得到所述观测星的质心定位信息，所述质心定位信息包括所述观测星在图像中的坐标和灰度值；识别模块，用于基于所述质心定位信息在图像中识别三角形组合，并根据三角形组合构建总三角形组合；其中，所述三角形组合包括：观测星组合和导航星匹配组合；判别模块，用于从所述总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在所述最大匹配组中确定最优匹配组；计算模块，用于基于所述最优匹配组计算姿态转换矩阵，确定卫星姿态。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述提取模块，包括：聚类单元，用于对原始图像进行阈值分割和聚类，得到去除背景噪声的图像；定位单元，用于从所述去除背景噪声的图像中提取所述观测星，并采用基于阈值的质心定位算法对所述观测星的质心进行定位，得到质心定位信息。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述识别模块，包括：第一确定单元，用于根据所述质心定位信息确定星等和视场中心，并按照所述星等和所述视场中心的指向确定导航星；排列单元，用于计算每两个所述导航星之间的导航星角距，并将所述导航星角距按照降序进行排列，得到导航星角距表；计算单元，用于根据所述灰度值对所述观测星做降序排列，并计算每两个所述观测星之间的观测星角距；第一判断单元，用于判断所述观测星角距在所述导航星角距表中是否满足预设误差范围；第一组合单元，用于若满足，则根据所述观测星角距确定与所述观测星角距相关联的观测星组合和导航星匹配组合，并将所述观测星组合和所述导航星匹配组合确定为三角形组合。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述识别模块，包括：第二判断单元，用于判断每两个所述观测星组合之间是否存在相同观测星；第二组合单元，用于若存在，则将具有相同观测星的两个观测星组合合并为第一三角形组合，且将与相同观测星对应的导航星所在的两个导航星匹配组合合并为第二三角形组合；第三判断单元，用于根据所述灰度值与所述星等之间的对应关系，判断所述第一三角形组合中每两个观测星之间的灰度值和所述第二三角形组合中每两个导航星之间的星等关系是否一致；第二确定单元，用于将所述第一三角形组合与所述第二三角形组合确定为伪匹配三角形；第三组合单元，用于将所述第一三角形组合和所述第二三角形组合合并为总三角形组合。第三方面，本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器运行时执行第一方面所述方法的步骤。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的一种卫星姿态的测量方法及装置，首先从图像中提取观测星，得到观测星的质心定位信息；然后基于质心定位信息在图像中识别三角形组合，并根据三角形组合构建总三角形组合；再从总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在最大匹配组中确定最优匹配组；最后基于最优匹配组计算姿态转换矩阵，确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星姿态的测量方法，其特征在于，包括：/n从图像中提取观测星，得到所述观测星的质心定位信息，所述质心定位信息包括所述观测星在图像中的坐标和灰度值；/n基于所述质心定位信息在图像中识别三角形组合，并根据三角形组合构建总三角形组合；其中，所述三角形组合包括：观测星组合和导航星匹配组合；/n从所述总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在所述最大匹配组中确定最优匹配组；/n基于所述最优匹配组计算姿态转换矩阵，确定卫星姿态。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星姿态的测量方法，其特征在于，包括：
从图像中提取观测星，得到所述观测星的质心定位信息，所述质心定位信息包括所述观测星在图像中的坐标和灰度值；
基于所述质心定位信息在图像中识别三角形组合，并根据三角形组合构建总三角形组合；其中，所述三角形组合包括：观测星组合和导航星匹配组合；
从所述总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在所述最大匹配组中确定最优匹配组；
基于所述最优匹配组计算姿态转换矩阵，确定卫星姿态。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从图像中提取观测星，得到所述观测星的质心定位信息的步骤，包括：
对原始图像进行阈值分割和聚类，得到去除背景噪声的图像；
从所述去除背景噪声的图像中提取所述观测星，并采用基于阈值的质心定位算法对所述观测星的质心进行定位，得到质心定位信息。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述质心定位信息在图像中识别三角形组合的步骤，包括：
根据所述质心定位信息确定星等和视场中心，并按照所述星等和所述视场中心的指向确定导航星；
计算每两个所述导航星之间的导航星角距，并将所述导航星角距按照降序进行排列，得到导航星角距表；
根据所述灰度值对所述观测星做降序排列，并计算每两个所述观测星之间的观测星角距；
判断所述观测星角距在所述导航星角距表中是否满足预设误差范围；
若满足，则根据所述观测星角距确定与所述观测星角距相关联的观测星组合和导航星匹配组合，并将所述观测星组合和所述导航星匹配组合确定为三角形组合。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据三角形组合构建总三角形组合的步骤，包括：
判断每两个所述观测星组合之间是否存在相同观测星；
若存在，则将具有相同观测星的两个观测星组合合并为第一三角形组合，且将与相同观测星对应的导航星所在的两个导航星匹配组合合并为第二三角形组合；
根据所述灰度值与所述星等之间的对应关系，判断所述第一三角形组合中每两个观测星之间的灰度值和所述第二三角形组合中每两个导航星之间的星等关系是否一致；
若不一致，则将所述第一三角形组合与所述第二三角形组合确定为伪匹配三角形；
若一致，则将所述第一三角形组合和所述第二三角形组合合并为总三角形组合。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述总三角形组合中判别并筛出伪匹配三角形，生成最大匹配组，在所述最大匹配组中确定最优匹配组的步骤，包括：
判断所述观测星的旋转方向和预设参考方向是否一致；
若不一致，则确定所述总三角形组合为伪匹配总三角形，并筛选出所述伪匹配总三角形；
若一致，则将同时含有两个相同观测星和两个相同导航星的多个所述总三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，赵军锁，夏玉立，赵岩，贺也平，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11