一种高动态星敏感器的像移补偿方法技术

高动态星敏感器的像移补偿方法，包括步骤：根据从捷联惯导获取的高动态星敏感器的角度变化，控制快速反射镜对高动态星敏感器进行角度补偿；根据所述高动态星敏感器实时采集的图像判断所述角度补偿后图像传感器上星点的像素拖移情况；在获得星点在所述图像传感器上的像素拖移数据后，根据所述快速反射镜的角度变化与所述图像传感器上星点像素拖移长度的关系解算出快速反射镜需进一步补偿的角度；根据所述图像传感器上星点像素拖移的情况不断利用快速反射镜进行进一步补偿，直到星点在所述图像传感器上的成像满足要求。该方法易于实现，并且补偿过程闭环，可有效解决星敏感器在高动态条件下的像素拖移问题，提高星敏感器在高动态条件下的成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种高动态星敏感器的像移补偿方法
本专利技术涉及天文导航
，特别是涉及一种高动态星敏感器的像移补偿方法。
技术介绍
星敏感器是一种以恒星为测量对象的姿态测量仪器，其具有重量轻、体积小、功耗低、精度高、抗干扰性强、可不依赖其它系统进行自主导航等特点，目前已经成为各种空间航天器姿态测量系统的首选。星敏感器的工作原理为：首先，其利用光学镜头和图像传感器对恒星成像，经过星点提取和质心定位得到星点在图像传感器上的位置和亮度信息，然后通过星图识别找到星点在星表中对应的恒星，最后根据识别结果通过姿态解算得到星敏感器的三轴姿态，为载体控制系统提供姿态数据以实现载体的导航。星敏感器通常在载体平稳飞行的阶段工作，当星敏感器工作于载体初始入轨、机动、调姿等高动态场合时，在积分时间内星点在图像传感器感光区内移动，最终在图像传感器上形成一段轨迹图像，导致图像的信噪比和星点质心定位的精度降低。因此，如何提高星敏感器在高动态条件下的成像质量，已经成为星敏感器研究领域中的重点内容。目前，国内外的许多研究机构都已经提出了改善星敏感器在高动态条件下成像质量的方法。这些方法主要可以分为硬件增强法和软件复原法两类。硬件增强法通过对星敏感器的硬件电路进行改进，减轻或抑制星点像素拖移的程度，从而提高星点质心定位的精度。然而，这类方法不仅使成像电路更加复杂，还减小了图像传感器的有效面积，此外，这类方法通常只能消除竖直方向上的像素拖移，在此基础上，仍需通过设计特殊的图像处理算法，进一步提高信噪比。软件复原法利用图像复原算法对模糊星图进行复原，消除或减轻星点像素拖移的程度。然而，这类算法通常复原速度较慢，并且容易造成星点能量的丢失。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种高动态星敏感器的像移补偿方法，以解决现有技术的补偿算法速度较慢，且容易造成星点能量丢失的技术问题。为解决上述技术问题，本申请提供了一种高动态星敏感器的像移补偿方法，包括以下步骤：S1：根据从捷联惯导系统获取的高动态星敏感器的角度变化，控制快速反射镜对高动态星敏感器进行角度补偿；S2：根据所述高动态星敏感器实时采集的图像判断所述角度补偿后图像传感器上星点的像素拖移情况；S3：在获得星点在所述图像传感器上的像素拖移数据后，根据所述快速反射镜的角度变化与所述图像传感器上星点像素拖移长度的关系解算出快速反射镜需进一步补偿的角度；S4：根据所述图像传感器上星点像素拖移的情况，不断利用快速反射镜进行进一步补偿，直到星点在所述图像传感器上的成像满足要求。优选地，所述步骤S1中，当所述星敏感器在高动态条件下工作时，通过数据处理板接收捷联惯导系统的角度变化数据。优选地，通过高动态星敏感器与捷联惯导系统的坐标系转换即可得到高动态星敏感器在光学镜头的xs，ys轴的角度变化θxs，θys，并将所述角度变化θxs，θys发送给所述快速反射镜的控制机构，控制快速反射镜补偿高动态星敏感器的角度变化。优选地，所述步骤S2的具体步骤为：图像传感器的成像板实时成像并提取快速反射镜角度补偿后的星点数据，获取每个星点在所述图像传感器上所在的坐标{(x1,y1),...,(xn,yn)}，将提取的所述星点数据发送到所述数据处理板，并在所述数据处理板上根据每个星点所在的坐标统计其所占的像元数，以此判断星点在所述图像传感器上x轴和y轴上的像素拖移情况。优选地，所述步骤S3的具体步骤为：当快速反射镜沿其xf轴顺时针旋转θf时，所述快速反射镜的入射角或出射角由θi变为θ2＝θi+θf，旋转前后快速反射镜出射光线的角度变化Δθo为：Δθo＝θ2-θ1＝(θi+θf)-(θi-θf)＝2θf。优选地，当星点在所述图像传感器x轴上的像素拖移长度为Lx时，可以通过解算得到快速反射镜出射光线在所述图像传感器x轴上需调整的角度为Lxθx，所述快速反射镜在xf轴需进一步补偿的角度为θx为所述高动态星敏感器的图像传感器在x轴的像元角分辨率。优选地，当星点在所述图像传感器y轴上的像素拖移长度为Ly时，可以通过解算得到快速反射镜出射光线在所述图像传感器y轴上需调整的角度为Lyθy，所述快速反射镜在yf轴需进一步补偿的角度为θy为所述高动态星敏感器的图像传感器在y轴的像元角分辨率。优选地，所述S4步骤的具体步骤为：在所述快速反射镜进行进一步补偿后，将所述图像传感器的成像板实时提取的星点数据发送到所述数据处理板，通过所述数据处理板解算星点在所述图像传感器x轴和y轴的像素拖移情况，利用所述快速反射镜进行进一步补偿，重复本步骤直到成像板提取的星点坐标在5×5像元内。本申请技术方案的有益效果：本申请所述的一种高动态星敏感器的像移补偿方法，采用快速反射镜对成像时星点的像素拖移进行补偿，并且根据成像结果不断利用快速反射镜进行进一步补偿，直到满足条件。本申请的所述补偿方法易于实现，并且补偿过程闭环，可以有效解决星敏感器在高动态条件下的像素拖移问题，提高星敏感器在高动态条件下的成像质量。附图说明图1为本申请高动态星敏感器的像移补偿方法中的高动态星敏感器的结构示意图；图2为本申请高动态星敏感器的像移补偿方法中星点在图像传感器上的像素拖移示意图；图3为本申请高动态星敏感器的像移补偿方法中快速反射镜的角度变化与图像传感器上星点像素拖移长度的关系。附图中各标号的含义为：捷联惯导数据接口-1；快速反射镜-2；数据处理板-3；控制机构-4；图像传感器-5；光学镜头-6。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。实施例1：一种高动态星敏感器的像移补偿方法，包括以下步骤：S1：根据从捷联惯导系统获取的高动态星敏感器的角度变化，控制快速反射镜对高动态星敏感器进行角度补偿；S2：根据所述高动态星敏感器实时采集的图像判断所述角度补偿后图像传感器5上星点的像素拖移情况；S3：在获得星点在所述图像传感器5上的像素拖移数据后，根据所述快速反射镜2的角度变化与所述图像传感器5上星点像素拖移长度的关系解算出快速反射镜2需进一步补偿的角度；S4：根据所述图像传感器5上星点像素拖移的情况不断利用快速反射镜2进行进一步补偿，直到星点在所述图像传感器5上的成像满足要求。具体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高动态星敏感器的像移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：根据从捷联惯导系统获取的高动态星敏感器的角度变化，控制快速反射镜对高动态星敏感器进行角度补偿；/nS2：根据所述高动态星敏感器实时采集的图像判断所述角度补偿后图像传感器上星点的像素拖移情况；/nS3：在获得星点在所述图像传感器上的像素拖移数据后，根据所述快速反射镜的角度变化与所述图像传感器上星点像素拖移长度的关系解算出快速反射镜需进一步补偿的角度；/nS4：根据所述图像传感器上星点像素拖移的情况，不断利用快速反射镜进行进一步补偿，直到星点在所述图像传感器上的成像满足要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种高动态星敏感器的像移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据从捷联惯导系统获取的高动态星敏感器的角度变化，控制快速反射镜对高动态星敏感器进行角度补偿；
S2：根据所述高动态星敏感器实时采集的图像判断所述角度补偿后图像传感器上星点的像素拖移情况；
S3：在获得星点在所述图像传感器上的像素拖移数据后，根据所述快速反射镜的角度变化与所述图像传感器上星点像素拖移长度的关系解算出快速反射镜需进一步补偿的角度；
S4：根据所述图像传感器上星点像素拖移的情况，不断利用快速反射镜进行进一步补偿，直到星点在所述图像传感器上的成像满足要求。


2.根据权利要求1所述的一种高动态星敏感器的像移补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中，当所述星敏感器在高动态条件下工作时，通过数据处理板接收捷联惯导系统的角度变化数据。


3.根据权利要求2所述的一种高动态星敏感器的像移补偿方法，其特征在于，通过高动态星敏感器与捷联惯导系统的坐标系转换即可得到高动态星敏感器在光学镜头xs，ys轴的角度变化θxs，θys，并将所述角度变化θxs，θys发送给所述快速反射镜的控制机构，控制快速反射镜补偿高动态星敏感器的角度变化。


4.根据权利要求2所述的一种高动态星敏感器的像移补偿方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为：图像传感器的成像板实时成像并提取快速反射镜角度补偿后的星点数据，获取每个星点在所述图像传感器上所在的坐标{(x1,y1),...,(xn,yn)}，将提取的所述星点数据发送到所述数据处理板，并在所述数据处理板上根据每个星点所在的坐标统计其所占的像元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，何昕，魏仲慧，张磊，何家维，穆治亚，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22