一种基于径向与动态环向模式的星图识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于径向与动态环向模式的星图识别方法，确保在位置噪声与亮度噪声存在情况下以及视场中星点数目较少情况下均具有对星图较高的正确识别率。该方法的主要实现步骤为：1、建立导航星对应的径向与动态环向模式；2、创建若干颗导航星的导航星数据库；3、建立观测星对应的径向模式与动态环向模式；4、初始识别；5、精确识别。

A star pattern recognition method based on radial and dynamic circular patterns

【技术实现步骤摘要】
一种基于径向与动态环向模式的星图识别方法
本专利技术属于星图识别领域，特别涉及一种基于径向与动态环向模式的星图识别方法，应用于星敏感器位姿计算。
技术介绍
星敏感器作为导航控制系统的重要组成，由于其高可靠性，高精度，自主性强以及无误差积累等优点，已广泛应用于航天器的姿态测量，其工作原理为：星敏感器通过其前端成像系统获取当前视场范围内的星空图像(简称星图)，提取星图中恒星所在位置坐标与亮度信息，并由星图识别算法完成观测星与数据库中导航星的对应匹配，最终利用匹配星对计算得到星敏感器的三轴姿态信息。上述工作流程中，星图识别算法是星敏感器完成位姿测量的核心部分。现有星图识别方法可分为三大类：子图同构算法(如三角形算法，金字塔算法，最大匹配组算法，几何投票法等)、人工智能算法(如遗传算法，自适应蚁群算法等)与模式识别算法(如栅格算法，主星环形模式算法等)。子图同构类算法在星图匹配过程中一般利用角距作为识别特征，此类算法易于实现，但在噪声存在环境中的识别率低，运行时间长，且算法所需数据库容量较大。人工智能算法主要利用神经元网络与仿生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于径向与动态环向模式的星图识别方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：建立导航星对应的径向与动态环向模式/n在原始星表中选定若干颗导航星，根据若干颗导航星分别与其周围近邻星的位置分布特征，建立若干颗导航星对应的径向模式与动态环向模式；/n步骤2：创建若干颗导航星的导航星数据库/n所述导航星数据库包括参考星表与模式数据库；参考星表存储了选定的若干颗导航星的编号、赤经、赤纬信息；模式数据库存储选定的若干颗导航星对应的径向模式与动态环向模式；/n步骤3：建立观测星对应的径向模式与动态环向模式/n拍摄实际星图，在星图中选定若干颗亮度最大的星点作为观测星，根据若干颗观测星与其周围近邻星的位...

【技术特征摘要】
1.一种基于径向与动态环向模式的星图识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：建立导航星对应的径向与动态环向模式
在原始星表中选定若干颗导航星，根据若干颗导航星分别与其周围近邻星的位置分布特征，建立若干颗导航星对应的径向模式与动态环向模式；
步骤2：创建若干颗导航星的导航星数据库
所述导航星数据库包括参考星表与模式数据库；参考星表存储了选定的若干颗导航星的编号、赤经、赤纬信息；模式数据库存储选定的若干颗导航星对应的径向模式与动态环向模式；
步骤3：建立观测星对应的径向模式与动态环向模式
拍摄实际星图，在星图中选定若干颗亮度最大的星点作为观测星，根据若干颗观测星与其周围近邻星的位置分布特征，采用与步骤1相同的方式建立若干颗观测星对应的径向模式与动态环向模式；
步骤4：初始识别
依据若干颗观测星对应的径向模式与动态环向模式，使用查找导航星数据库与最大累加比对算法的方式，从导航数据库中选出观测星对应的导航星作为初始候选匹配星，并记录相关信息于初始匹配表中，完成初始识别；
步骤5：精确识别
使用视场约束规则，从初始匹配表记录的全部初始候选匹配星中选出正确的候选匹配星作为最终星图识别结果。


2.根据权利要求1所述的基于径向与动态环向模式的星图识别方法，其特征在于：所述步骤1中选定若干颗导航星的原则是：采取全天球扫描法对原始星表进行扫描，选取每个视场中最亮的10颗星点作为导航星。


3.根据权利要求2所述的基于径向与动态环向模式的星图识别方法，其特征在于：所述步骤1中导航星的径向模式建立具体步骤为：
步骤A1：选取若干颗导航星中任意一颗导航星X，在原始星点数据库以导航星X为中心，br＝0.3和Rr＝10作为半径作两个同心圆，将同心圆范围中星等低于6.0Mv的星点作为导航星X的近邻星；
步骤A2：计算所述导航星X与其全部近邻星的星间角距，并对星间角距进行离散化，从而建立出导航星X的径向模式。


4.根据权利要求3所述的基于径向与动态环向模式的星图识别方法，其特征在于：所述步骤1中导航星动态环向模式建立的具体步骤为：
步骤B1：选取导航星X的任意一颗近邻星作为模式参考星Y，以模式参考星Y为起点，逆时针方向依次计算各个近邻星之间的夹角，获得夹角序列θ；
步骤B2：对夹角序列θ进行离散化，得到最终的夹角离散模式，并将该夹角离散模式定义为导航星动态环向模式；



式中：为离散化之后的θ数值，ec为夹角离散过程中的常量，数值为0.01°。


5.根据权利要求4所述的基于径向与动态环向模式的星图识别方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现步骤为：
步骤4.1：为导航星数据库中每颗导航星分配一个计数器，所述计数器记录的数值为导航星与观测星的径向模式相似度；
步骤4.2：径向模式匹配；
利用观测星的径向模式，通过比对导航星数据库中存储的导航星径向模式，筛选出所有计数器中数值最大的导航星为侯选匹配星，且最大计数器的数值必须大于等于径向模式匹配阈值min_mat_rad，否则，选择下一颗观测星进行识别；其中，min_mat_rad的取值为4；
若侯选匹配星数目为1，则将该候选匹配星作为最终星图识别结果输出；
若侯选匹配星数目≥2，则进行观测星动态环向模式匹配；
步骤4.2：动态...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美莹，卫昕，王虎，薛要克，赵惠，汶德胜，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61