[发明专利]一种白昼环境导航星识别方法

说明书

一种白昼环境导航星识别方法，包括步骤如下：(1)设计星表：分导航星表和邻近星角距表两部分设计星表，导航星表包括仪器星等高于灵敏度的恒星信息、导航星附近的恒星数量及邻近星角距表的偏移地址；邻近星角距表包括邻近星信息、导航星与邻近星的角距、邻近星相互之间的角距。(2)识别过程中，通过查找导航星表及邻近星角距表，对观测星进行识别，根据导航星周围的星数，采用不同的方法对观测星进行判断，分为导航星附近没有邻近星，只有一颗邻近星，以及有两颗以上邻近星这三种情况，完成观测星识别。本发明解决了在白昼环境下星敏感器视场范围内观测星数量较少时导航星识别的问题，并且对惯性导航设备的精度要求较低。

技术领域

本发明涉及一种星敏感器星点识别的方法，特别是针对全天时星敏感器在白昼环境下的星点识别，设计一种星表筛选和角距匹配的方法，实现用白昼环境下成像平面上较少数量的星点进行导航星识别。

背景技术

星光/惯性导航系统包括星敏感器和惯性导航设备，通过观测恒星来测定飞行器姿态。星敏感器通过对导航星进行测量得到数据进行处理后，可以修正惯导的定位误差和大部分陀螺的漂移误差，将该系统应用于飞机、弹道导弹、卫星上，可大幅度提高飞行器的定姿精度。星敏感器参与导航，要求在白昼环境中能探测到恒星，通过对空间恒星成像、获取恒星观测矢量，从而修正测量系相对于惯性系的姿态，并结合惯性导航设备提供的信息，确定平台的航向与位置信息，如图1所示。

星敏感器是最常用的姿态确定仪器之一，相对于太阳敏感器、磁强计、地平仪和陀螺仪等其他常见的姿态测量设备而言，星敏感器不仅姿态测量精度比较高，而且能够实现自主导航能力，抗干扰能力也比较强，目前是卫星等航天器上最主要的姿态测量仪器，星敏感器技术研究开始于20世纪50年代，截止到目前为止，已经研制出很多不同类型的星敏感器产品并且被成功应用。美国、德国、法国、丹麦和意大利等国家的航空航天产品研发机构研制出诸多应用于不同环境的星敏感器产品，其中有部分产品的姿态定位精度已经达到1′甚至更高。

还有一类有别于传统的卫星上使用的星敏感器，应用于惯性天文组合导航，适用于大型高空远程飞机和战略导弹的导航，这种星敏感器要求全天时应用，包括白昼环境下，这类星敏感器具有如下特点：

(1)白昼环境复杂，由于杂光、云等影响，星点与周围像元对比度降低，像平面上提供的星点数量有限。

(2)星敏感器应用于惯性天文组合导航系统当中，惯导姿态可以保证导航星出现在星敏感器视场内。

(3)惯性天文组合导航系统中，星敏感器不需要实现自主定姿，只需要给惯导提供观测星矢量作为姿态修正量。

常规星敏感器导航星识别方法要求观测星数量较多，这在白昼环境下很难实现；按照一般星光/惯性导航系统的工作流程，星敏可以直接根据惯导姿态预测导航星理论成像位置，并以此为中心在小窗口范围内直接提取该导航星的成像信息，并对恒星矢量进行测量，如图2所示，这种方法虽然不需要进行导航星识别，但是要求惯性导航设备精度较高，成本较高；惯导姿态不能满足精度要求时，只能保证导航星位于星敏视场内，无法准确预测预测其理论位置，因此须在全图范围内识别导航星。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种白昼环境导航星识别方法，解决了在白昼环境下星敏感器视场范围内观测星数量较少时导航星识别的问题，并且对惯性导航设备的精度要求较低，方法简单、效率高、成本低、精度高。

本发明的技术解决方案是：一种白昼环境导航星识别方法，包括步骤如下：

(1)确定导航星表，并剔除导航星表中角距过小的导航星对；所述导航星表中包括如下信息：仪器星等高于星敏感器灵敏度的导航星的星等、星号、星矢量、导航星的邻近星数量及邻近星角距表的偏移地址；所述邻近星角距表的偏移地址指邻近星角距表在导航星表与邻近星角距表共同组成的星表中的存储地址；