[发明专利]动态拖尾星像中心轨迹的模拟方法及装置

说明书

（一）技术领域

本发明涉及图像分析领域，尤其涉及一种动态拖尾星像中心轨迹的模拟方法及装置。

（二）背景技术

星敏感器作为一种高精度的姿态敏感器应用得越来越广泛。然而，姿态机动造成的动态成像拖尾，一直是制约捷联星敏感器应用的瓶颈因素，至今仍是困扰业界的亟待解决的技术难题。

星敏感器在惯性坐标系下保持绝对静止的条件下，参照图6所示的理想几何光学成像模型，平行星光静态成像的星像点的能量分布近似符合高斯分布，呈圆形，如图1所示，8个星像点旁附有微观放大的像元灰度图；在惯性坐标系下星敏感器如果具有角速率，动态星像则沿拖尾轨迹拉伸，在能量保持不变的条件下，峰值灰度显著降低，信噪比显著下降，是动态拖尾星像的显著特点，图2所示为对比度人工增强6倍的拖尾星图，以方便视觉观察。

星敏感器的捷联安装已成为很多飞行器或航行器的应用方式，这对动态条件下应用捷联星敏感器则提出了更高的技术性能要求。所谓姿态动态，它体现为星敏感器三轴角速度或角加速度，成像拖尾则如影随形。星像动态拖尾已严重影响到星敏感器的动态适用性，不可以再利用静态模拟星图进行捷联星敏感器的动态算法验证，静态星图序列并非动态星图。

一个拖尾星像及其中心轨迹线如图3所示。

拖尾星像及中心轨迹的建模属于图像分析研究范畴，没有分析就没有综合，有关动态星像应用处理技术的开发必然基于对拖尾星像的充分分析。星像拖尾的建模方法是，一个幅值衰减的静态高斯点扩散函数灰度分布模型PSF作为被积函数，沿着拖尾轨迹进行线积分，或者说，沿拖尾轨迹分布的无穷多个静态PSF对于星像覆盖范围内的任一像元（如图4中的像素G_ij）都有灰度贡献，通过求其积分值便可获得该像元灰度值。

可见，拖尾星像中心轨迹的建模是动态拖尾星像及动态星图模拟的首要关键技术。现有的所谓动态星图模拟技术，实质上仍属静态星图序列，因为星像还是静态圆形像点，所以这类星图还不是严格意义上的动态星图。基于本发明及后续具体实施方式所获得的星图，才是标准的动态模拟星图，输入给星敏感器的后续算法做算法测试。

（三）发明内容

本发明实施例提供了一种动态拖尾星像中心轨迹的模拟方法及装置，可以

在第一方面，本发明实施例提供了一种动态拖尾星像中心轨迹的模拟方法，所述方法包括：

根据星敏感器坐标系x轴和y轴角速度，分别计算所述星像在成像面y轴方向的第一线速度分量，和在成像面x轴方向第一线速度分量，再根据星敏感器光轴z轴的角速度，计算所述星像在y轴方向第二线速度分量，和在x轴方向第二线速度分量；

将所述x轴第一线速度分量和所述x轴第二线速度分量进行加和处理，获得x轴方向星像拖尾线速度；将所述y轴第一线速度分量和所述y轴第二线速度分量进行加和处理，获得y轴方向星像拖尾线速度；

根据所述x轴线速度和y轴线速度构成的微分方程组，求解获得中心轨迹点的坐标(x,y)，用来模拟所述动态拖尾星像的中心轨迹。

在第二方面，本发明实施例提供了一种动态拖尾星像中心轨迹的模拟装置，所述装置包括：

计算单元，用于根据星敏感器坐标系中沿x轴和y轴的角速度，分别计算所述星像在成像面y轴方向的第一线速度分量，和在成像面x轴方向第一线速度分量，再根据星敏感器光轴z轴的角速度，计算所述星像在y轴方向第二线速度分量，和在x轴方向第二线速度分量；将所述x轴第一线速度分量和所述x轴第二线速度分量进行加和处理，获得x轴方向星像拖尾线速度；将所述y轴第一线速度分量和所述y轴第二线速度分量进行加和处理，获得y轴方向星像拖尾线速度；

处理单元，用于将所述x轴方向星像拖尾线速度和y轴方向星像拖尾线速度组成微分方程组，采用积分方法求解所述中心轨迹的离散位置坐标；

模拟单元，用于根据所述x轴拖尾线速度和y轴拖尾线速度构成的微分方程组的位置解，来模拟所述动态拖尾星像的中心轨迹，进而模拟围绕中心轨迹的拖尾星像灰度扩散现象。