[发明专利]一种机载式全天时星敏感器导航星库的制作方法

说明书

本发明公开了一种机载式全天时星敏感器导航星库的制作方法。根据全天时星敏工作的环境特点确定了其探测波段分析，选择了2MASS短波红外星库作为机载式全天时星敏感器的备选导航星库，根据星等不确定度属性以及观测结果数据置信度初次筛选得到J波段和H波段的基础星库，以0.5°为步长遍历全天球，并计算视场内每颗恒星的密集程度和暗密因子，进一步精简星库，同时根据星敏感器的光学参数将视场内的恒星映射到二维平面坐标上，采用一种扇形视场亮度优选原则，分别筛选四个扇区的恒星作为备选导航星。本发明能够在兼顾探测能力和恒星分布的条件下保证导航星库的覆盖性和鲁棒性，既可以实现星敏感器的定姿功能，也拓展实现星敏感器的工作时间和应用领域。

技术领域

本发明航天测量控制技术，特别涉及一种机载式全天时星敏感器导航星库的制作方法。

背景技术

大型飞机、巡航导弹、临近空间飞行器等飞行平台在军事上有着广泛的应用。精确导航系统是长航时航空飞行器实现精确制导和打击的关键因素之一。现有的导航系统主要依赖卫星、无线电、惯导系统等，存在抗干扰性差、误差随时间累积等问题。星敏感器是一种利用恒星信息进行飞行器姿态确定的高精度测量器件，具有精度高、抗干扰性强，误差不随时间累积等特点，已广泛用于卫星、飞船等空间探测领域。若将星敏感器应用于机载平台的导航系统中，可大幅提升导航系统的精度和抗干扰性。常规星敏感器的可见光探测手段无法满足机载式星敏感器全天时工作的使用要求，有研究表明，采用短波红外探测手段可有效降低白天大气背景光对目标探测的影响，可用作全天时星敏感器的目标探测波段，已经成为星敏感器的研究热点之一。

导航星库是星敏感器进行星图识别和跟踪的关键信息，其合理性和完备性对星敏感器工作的鲁棒性和精度都有着重要的影响。然而绝大数星敏感器探测波段为可见光波段(500nm～800nm)，其采用的基础星库也为可见光波段星库(如SAO星表，依巴谷星表等)，并不适用于全天时使用的机载式星敏感器，且可见光星库与短波红外星库结构上、筛选方法上均存在较大的差异。

因此有必要对现有短波红外星库进行深入研究，发明一种适用机载式全天时星敏感器的导航星库制作方法，为后续机载式全天时星敏感器的应用提供数据基础和理论支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种机载式全天时星敏感器导航星库制作方法。通过对2MASS短波红外星库各个波段恒星颗数和位置的分析，并通过在J波段和H波段对2MASS星库进行星等以及双星、变星的筛选得到J、H波段基础星库，进而采用暗密因子加权筛选和均匀分布原则筛选的方法得到导航星库。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种机载式全天时星敏感器导航星库的制作方法，应用于全天时星敏感器导航星库的筛选制作中，根据全天时星敏感器的探测波段特点及定姿需求制作导航星库，包含如下步骤：

a、根据机载式星敏感器的探测波段，选择2MASS短波红外星表作为备选星表，并选择探测波段；

b、先根据星等再根据星等不确定度属性rd筛选恒星精简2MASS星表；

c、在所述步骤b精简后的星表基础上剔除双星，并按观测结果标识cc保留cc＝0的恒星，得到精简星表，不同星敏感器产品可以此为基础进行导航星库筛选；

d、根据给定的机载式星敏感器的探测极限和光学参数，遍历全天球，保留星等小于5的恒星，并计算对应视场内该颗恒星在ω＝8°范围内的恒星密集程度S，并计算该恒星的“暗密因子”；

e、将每个视场内的恒星星矢量映射到像平面上，同时将星敏感器视场划分为4个扇区，根据精度要求，参与姿态解算有N_star颗星，确定像平面星颗数的阈值N_FOV，计算得到每个扇形区域的阈值N_q，N_q≥N_FOV/4，依次统计每个视场，得到待删星库，将待删星库从备选星库中删除，得到最终导航星库。