一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法技术

一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法，首先选取时间变化量小于设置时间阈值的两帧星图；分别计算两帧星图中选取星点两两之间行坐标之差、列坐标之差及距离；对两帧星图中选取星点利用三角形匹配法进行匹配；以匹配成功三角形对应两帧星图中星点为基准，对剩余星点进行匹配确认；选取两帧星图中匹配确认成功的所有星点，利用相同星点位置坐标计算角速度平均值；利用角速度平均值对当前帧所有星点位置进行卷帘修正；最后利用修正后星点坐标进行全天自主星图识别及姿态计算。本发明专利技术有效解决了卷帘曝光星敏感器高动态条件下全天自主捕获问题，提升了产品的动态性能，可适用于所有卷帘曝光星敏感器，具有很好的工程应用价值。价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法


[0001]本专利技术涉及一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法，适用于卷帘式曝光星敏感器的星点位置修正，属于卫星姿态控制


技术介绍

[0002]星敏感器为目前卫星上测量精度最高的姿态测量光学敏感器，其无需先验的姿态和角速度信息，进行全天球自主姿态捕获和确定。具有精度高、无漂移、可靠性高等优点，是卫星姿态测量的关键部件。近年来，随着卫星应用领域的不断拓展，对星敏感器姿态测量精度及动态性能的要求越来越高。
[0003]为了实现优于5
°
/s、10
°
/s等更高动态性能，星敏感器需选用高灵敏度成像探测器，目前可用高灵敏度探测器均为卷帘曝光成像方式，同一帧星图中星点成像在不同时刻，受角速度影响星点成像位置相较于实际位置会产生误差。在小动态条件下，该误差量较小，可通过设置较大星点匹配误差实现自主匹配识别；但在高动态条件下，卷帘曝光会导致星点位置误差达到几十个像元，星点无法通过匹配识别，输出有效姿态数据。为使星敏感器满足高动态的性能需求，需根据角速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法，其特征在于该方法的步骤包括：(1)选取两帧星图，其中第一帧星图的观测时刻为t1，第二帧星图的观测时刻为t2，t2
‑
t1＜设置时间差阈值；(2)在每帧星图中，计算星点两两之间行坐标之差、列坐标之差及距离；(3)根据设定的行坐标之差误差阈值、列坐标之差误差阈值及距离误差阈值，从t2时刻星图中选择三个星点构成星点三角形，在t1时刻星图中选取与该星点三角形相匹配的星点三角形；(4)以匹配成功的星点三角形在两帧星图中的星点为基准，对剩余星点进行匹配确认；(5)判断匹配星数是否大于3，若是，则选取两帧星图中匹配确认成功的所有星点，利用相同星点位置坐标计算角速度平均值，进入步骤(7)；否则，判断是否已遍历t2时刻星图中的所有星点三角形，若没有，则进入步骤(6)，若已经遍历t2时刻星图中的所有星点三角形，则结束，匹配星数清零，并记录t2时刻星图时间及星点信息，用于下一次自主捕获使用；(6)继续在t1时刻星图和t2时刻星图中寻找相匹配的星点三角形，并重复步骤(4)
‑
(5)；(7)利用角速度平均值对当前帧所有星点位置进行卷帘修正，进入步骤(8)；(8)利用修正后星点坐标进行全天自主星图识别及姿态计算，实现快速自主捕获。2.根据权利要求1所述的一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法，其特征在于，所述步骤(3)的实现方式如下：(3.1)从t2时刻星图中选取三颗星点a、b、c组成星点三角形abc，记星点a的坐标为(u2
a
,v2
a
)，星点b的坐标为(u2
b
,v2
b
)，星点c的坐标为(u2
c
,v2
c
)，星点a和星点b的距离为dist2
ab
，星点b和星点c的距离为dist2
bc
，星点a和星点c的距离为dist3
ac
；(3.2)取星点三角形的第一条边ab，从t1时刻星图中任选一组观测星对，设该观测星对包括星点m和星点n，星点m的坐标为(u1
m
,v1
m
)，星点n的坐标为(u1
n
,v1
n
)，距离星点m和n的距离为dist1
mn
，若满足如下条件：dist1
mn
‑
dist2
ab
≤Thr_dist||u1
m
‑
u1
n
|
‑
|u2
a
‑
u2
b
||≤Thr_u||v1
m
‑
v1
n
|
‑
|v2
a
‑
v2
b
||≤Thr_v则将该组观测星对m、n加入到匹配队列1中；其中，Thr_dist、Thr_u、Thr_v分别为距离误差阈值、行坐标之差误差阈值、列坐标之差误差阈值；(3.3)重复步骤(3.2)，直到遍历t1时刻星图中所有观测星对，得到匹配队列1；(3.4)取星点三角形的第二条边bc，参照步骤(3.2)和(3.3)的方法，得到匹配队列2；取星点三角形的第三条边ac，参照步骤(3.2)和(3.3)的方法，得到匹配队列3；(3.5)从三个匹配队列中搜索出所有与星点三角形abc匹配成功的星点三角形。3.根据权利要求2所述的一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法，其特征在于，所述步骤(3.5)中，搜索方法如下：从每个匹配队列中提取一组观测星对，若三个匹配队列中提取的三组观测星对仅包含三个星点，则该三个星点构成的星点三角形与星点三角形abc匹配成功。
4.根据权利要求3所述的一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法，其特征在于，所述步骤(3.2)中，在于，所述步骤(3.2)中，5.根据权利要求1所述的一种卷帘曝光星敏感器的高动态快速自主捕获方法，其特征在于，所述步骤(4)的实现方法如下：(4.1)设t1时刻星图中的星点三角形def与t2时刻星图中的星点三角形abc相匹配，星点三角形abc的三个坐标分别为(u2
a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑然，程会艳，武延鹏，夏梦绮，隋杰，张腾飞，李玉明，王苗苗，张洪健，曹哲，田玉松，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：