一种基于FPGA设计的太阳方向矢量确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA设计的太阳方向矢量确定方法，主要包括：图像采集、自适应维纳滤波的降噪、图像多阈值分割，以及用权值法计算太阳光斑的质心坐标，最终利用传感器角分辨率计算太阳方向矢量的偏航角与俯仰角。本发明专利技术的方法是基于FPGA设计的，具有处理速度快、功耗低的特点，能够保证获得的方向矢量具有较高的精度。本发明专利技术方法在微纳卫星姿态测量领域有着重要的应用价值。有着重要的应用价值。有着重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA设计的太阳方向矢量确定方法


[0001]本专利技术属于卫星
，具体涉及一种基于FPGA设计的太阳方向矢量确定方法。

技术介绍

[0002]太阳敏感器是航天任务中的常用光电姿态传感器之一，可提供太阳方向矢量与卫星上特定轴线间的角度反馈，用于确定太阳相对于卫星的方向和位置，可保护星上敏感设备免受太阳光线的干扰。此外，大多数卫星使用太阳能，因此需要确保太阳能电池阵相对于太阳的方向正确，以获得最有效的辐照度。
[0003]目前国内确定太阳方向矢量的方法，大多方法较为复杂，功耗较大。模拟太阳敏感器的方法测量精度不高，而传统的数字太阳敏感器算法大多基于C语言系统，处理速度较慢，且只是粗略确定太阳的指向，通过太阳能电池板的电压变化来进一步确定方位。部分精度高的，算法较为复杂，尺寸体积较大且售价普遍昂贵，大多数无法兼顾体积、视场角、精度、体积大小等多方面因素。目前国内尚无用于微纳卫星的基于FPGA设计的太阳方向矢量确定方法的相关专利。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于FP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA设计的太阳方向矢量确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：FPGA处理板从光学传感器采集到视场内的图像数据，每个像素点的数据用八位灰度值来表示；步骤2：对步骤1采集到的图像数据进行自适应维纳滤波，以达到降噪效果；步骤3：将步骤2中得到的滤波后的像素灰度值按照3个阈值150、180、220进行多阈值分割，分为4部分，并重新赋值为0、1、2、4，设图像分割前的图像像素数据为f(x,y)，分割后的图像像素数据为k(x,y)：对滤波后图像灰度值大于给定阈值150的像素点数量进行统计，并将统计计数结果输出给质心计算模块，当数量小于设定值时，视为视野内采集到的图像中未出现太阳光斑，并将最终的太阳方向矢量设为0，若数量大于设定值，则认为太阳光斑有效，继续计算；步骤4：步骤3中重新赋值的图像像素数据为k(x,y)，其中x、y分别为该图像像素数据对应的像素坐标，利用权值法进行质心计算如下：应的像素坐标，利用权值法进行质心计算如下：其中，M
×
N是图像分辨率，求得的太阳光斑质心作为为调用FPGA的Divider Generator IP核进行除法器运算，并取12位有效数据作为质心坐标；步骤5：利用光学镜头参数与传感器感光平面的尺寸计算得到的角分辨率θ
pixel
计算太阳方向矢量，步骤4计算得到的质心坐标设为(u,v)，光学传感器的像素平面中心作为为(u0,v0),则太阳方向矢量计算如下：α＝(u
‑
u0)θ
pixwl
β＝(v
‑
v0)θ
pixel
其中，α是太阳方向矢量的偏航角，β是太阳方向矢量的俯仰角。2.根据权利要求1所述的基于FPGA设计的太阳方向矢量确定方法，其特征在于，所述步骤2具体为：采用维纳滤波模块进行自适应维纳滤波，维纳滤波模块由三部分功能模块组成，包括生成3
×
3的窗口的line_buffer模块、对3
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖文和，肖勇，张翔，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：