[发明专利]一种基于视线概率密度的导航敏感器安装构型确定方法

权利要求书

1.一种基于视线概率密度的导航敏感器安装构型确定方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：将深空探测任务全周期中的相关天体与探测器的相对运动进行离散化，并将所获得的单位视线矢量全部投影进探测器本体坐标系；

步骤二：将全部的单位视线矢量进行数据归一化处理得到视线概率密度函数，将视线概率密度函数视为图像，并进行图形膨胀处理；所述的步骤二具体如下：

2.1，初始化，将步骤一中的所有视线矢量投影转化为探测器本体坐标系下的方位角和仰角信息；

2.2，按方位角0°～360°，仰角-90°～90°，将探测器本体坐标系投影分割为360x180像素的图像，并统计每一个像素内的各个天体视线矢量出现的次数，并用该天体在探测器本体坐标系下的总出现次数做归一化处理，所得矩阵记为n；

2.3，迭代初始化，次数k＝1；

2.4，使用3x3滤镜对矩阵卷积，对卷积过后的矩阵用矩阵最大值进行归一化，迭代次数k++，3x3滤镜φ为：

其中，k为常数，取值为1，运算max(M)指的是取矩阵M的最大值，i,j分别代表矩阵M当前的行数和列数，a为当前矩阵的最大值，err为当前矩阵与其最大值做差；

2.5，如果迭代次数达到最大值，则算法停止，输出结果；否则回到第2.4步，直至迭代次数达到最大值；

步骤三：将视线概率密度函数概率密度矩阵中概率最低和最高的像素单独列出，并通过该像素与其周围像素差分拟合的方式，估算出视线概率密度函数的极大/极小值的精确坐标；

步骤四：将步骤三中得到的坐标作为优化算法的初始猜测解，并采用遗传算法GA进行最终优化以得到导航敏感器最优安装构型。

2.根据权利要求1所述的一种基于视线概率密度的导航敏感器安装构型确定方法，其特征在于，所述的步骤三具体为：将估算出视线概率密度函数的极大/极小值的精确坐标作为寻优算法初始解；并以此坐标所在像素为中心点，选取横纵20像素以内区域所对应的角度值作为搜索域。

3.根据权利要求1所述的一种基于视线概率密度的导航敏感器安装构型确定方法，其特征在于，所述的步骤四具体为：将步骤三中的初始解和搜索域输入遗传算法，并使用算法进行精确寻优，寻优模型定义如下：

其中，a_min,b_max为寻优算法的搜索域，N(Υ(Θ_i))为第i个传感器的杂光干扰时间函数；O(Υ(Θi))为第i个传感器的正常工作时间函数；这两个函数共同构成导航敏感器的工作效率指标函数；k₁和k₂分别为极大值指标和极小值指标的权重值；ag(Υ(Θ_i),Υ(Θ_j))是计算两个向量之间夹角的算子，A(Υ(Θ))代表约束天体进入对应传感器视场的时间，Υ(Θ)是将安装角度Θ转换为单位视线矢量的算子。

4.根据权利要求3所述的一种基于视线概率密度的导航敏感器安装构型确定方法，其特征在于，所述的指标函数为需要正常观测时间最长和杂光干扰时间最短，具体定义为：

其中，O、N分别为导航敏感器的正常观测时间和杂光干扰时间；θ_i和分别代表传感器i的视场角和杂光避免角；f_i和分别代表传感器i的指向方向和天体j在探测器本体坐标系下的视线方向；τ_i为不同时刻传感器的工作参数，0代表该传感器此时刻没有正常工作，1代表该传感器此时刻正常工作；系数a_i代表不同种类的导航敏感器，系数下标作为寻优算法调用时的识别依据，最终输出的寻优结果即为每一个导航敏感器的安装构型。