[发明专利]适用于高机动载体的星跟踪方法

说明书

适用于高机动载体的星跟踪方法，涉及天文导航技术领域，解决现有技术中载体高机动时星跟踪稳定性差的问题，首先在前邻时刻t星图已识别星像中选择距离图像中心最近的三颗星确定为三角形模模板，然后在时刻t+Δt星图中寻找与三角形模板匹配的三角形，估计星敏感器粗姿态及视轴粗指向，最后，将时刻t+Δt星图中未被识别星像点投影到赤惯坐标系，与星表中视轴附近天区的恒星坐标进行窗口比较，完成跟踪识别过程。本发明根据前邻时刻识别星像点间的图像距离即可在载体高动态下完成星跟踪功能，克服了传统窗口法对角速度信息的依赖，能够在载体机动性较强时完成星跟踪功能，性能稳定。

技术领域

本发明涉及天文导航技术领域，具体涉及一种适用于高机动载体的星跟踪 方法。

背景技术

近年来，具备自主定姿能力的星敏感器以其自主性强、精度高、成本低廉 等特点在航天领域得到了越来越广泛的应用，但自主定姿解决的是初始姿态捕 获的问题，也就是在“太空迷失”中如何确定自己的方向，因初始姿态捕获需要将 拍摄星图与全天球某星等下所有恒星比较，故时间较长。而在找到方向之后， 星敏感器应进入并稳定在跟踪识别阶段，为载体提供稳定的姿态数据，传统的 星跟踪采用窗口匹配法跟踪识别，在载体运动角速度较小时能较好工作，但是 对于如舰船、飞机、导弹等机动性较强的载体，传统的窗口跟踪法在没有辅以 角速度测量单元的情况下难以可靠稳定的工作，所以在载体高机动时星敏感器 如何能够稳定跟踪、进而能够为载体提供姿态信息事关重要。

发明内容

本发明为解决现有技术中载体高机动时星跟踪稳定性差的问题，提供一种 适用于高机动载体的星跟踪方法。

适用于高机动载体的星跟踪方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、计算t时刻拍摄星图中所有已识别星点距离图像中心的平面距离d_i， 将所述平面距离按升序排列，选出距离图像中心最近的三颗星像点构成三角形 模板，计算构成三角形模板的三角形边长的平面距离，组成三角形模板的匹配 特征d_m,n；

步骤二、构造两个数组，分别为二维数组A[N][p]和三维数组B[p][N][q]，N 为t+Δt时刻星图中提取的星像点数目，p为三角形模板边长序号，二维数组 A[N][p]为计数数组，三维数组B[p][N][q]用于记录星像点序号，计算t+Δt时刻星 图中，所有星像点两两之间的平面距离d_i,j，设置距离门限δ_d，将d_i,j按升序排列， 分别与步骤一中三角形模板匹配特征d_m,n按|d_i,j-d_m,n|≤δ_d比较，将符合条件的星 像点序号记录在三维数组B[p][N][q]中，所述二维数组A[N][p]进行相应计数；

遍历t+Δt时刻星图中提取的N个星像点，根据二维数组A[N][p]中计数值提 取三维数组B[p][N][q]中星像点序号，当所有星点在二维数组A[N][p]中计数值均 大于1时，三角形跟踪成功；

步骤三、根据恒星矢量在惯性坐标系和星敏感器坐标系下的几何关系， W＝AV，代入步骤二中已跟踪星像三角形的坐标数据，计算得到星敏感器坐标 系到惯性坐标系的姿态矩阵A^-1以及星敏感器视轴在赤惯坐标系中的粗指向 (α₀，β₀)；

步骤四、将时刻t+Δt星图中未被跟踪识别的星像点坐标转换为赤惯坐标系中 的坐标(α_i，β_i)；