[发明专利]大视场星敏感器光学系统畸变自动标定方法

权利要求书

1.一种大视场星敏感器光学系统畸变自动标定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a.设定星敏感器的成像分辨率M×M，像元角分辨率θ角秒、主点(X₀,Y₀)、分区步长初值S(1)、最大畸变D₀角秒和各分区内定标点个数Xn×Xn，Xn为奇数；

b.以S(1)为分区步长，以星敏感器主点(X₀,Y₀)为中心，计算中心区域内定标点的二维转台编码器角度信息，拟合星敏感器畸变修正系数，并计算该级分区内所有畸变标定点的最大畸变D_max(1)；

c.当满足D_max(1)≤D₀时，设第N级分区的步长细分份数，其中N≥2；

d.计算第N级分区步长，计算各分区内二维转台的角度信息，采集平行光管星点图像并提取不同角度对应的星点坐标，拟合各区域畸变修正参数，计算该级分区内最大畸变D_max(N)，以及计算已定标区域的边长S_tot；

e.当满足D_max(N)≤D₀时，输出该级分区内各区域畸变修正系数；

f.当满足S_tot≥M时，则现有定标区域边缘接近星敏感器成像区域边界，星敏感器光学系统畸变标定过程结束；

所述的步骤b具体包括：

以第1级分区S(1)为分区步长，以星敏感器主点(X₀,Y₀)为中心，划分中心区域，根据分区内定标点分辨率，设已定标区域的边长为S_tot，S_tot＝S(N)，计算中心区域内定标点的二维转台编码器角度信息，如下式所示：

式中：N为分区级数，m为该级分区内区域编号，第1级分区N＝1，m＝1，z∈{1,2,...,Xn²},h_A和h_B为子分区处于中心点的方向，子区域中心点h_A和h_B取值为0，在编码器减小方向h_A和h_B取值为-1，在编码器增加方向h_A和h_B取值为1；

将二维转台角度值依次设置公式(1)角度，采集平行光管星点图像并提取星点坐标，记为(X(N,m,z),Y(N,m,z))；

根据当前二维转台编码器角度信息、主点对应的编码器信息及系统焦距计算星点成像的理论位置(X_l,Y_l)，如下式所示：

式中，A_l，E_l为星点位于主点位置的编码器角度值，A₀，E₀是畸变标定过程中编码器角度值，X_l，Y_l是畸变标定过程中星点理论成像位置，f为焦距；

设星敏感器畸变修正系数为k₁，k₂，k₃，k₄，k₅，k₆，其中k₁，k₂，k₃为星点坐标X方向修正系数，k₄，k₅，k₆为星点坐标Y方向修正系数，采用最小二乘拟合方法，所有系数可由公式求解：

假定采集星点坐标为X和Y，修正后的星点理论成像位置为X_p和Y_p，则有修正公式：

将该区域内所有星点坐标代入修正公式，可计算该级分区内所有畸变标定点的最大畸变，以实际星点坐标与理想星点坐标的欧氏距离定义最大畸变：

所述的步骤d具体包括：

利用公式(7)计算第N级分区步长，在(N-1)级分区周围划分(4*t+4)个区域，以公式(1)计算各分区内二维转台的角度信息(A(N,m,z),E(N,m,z))，采集平行光管星点图像并提取不同角度对应的星点坐标(X(N,m,z),Y(N,m,z))，利用公式(3)和公式(4)拟合各区域畸变修正参数，利用公式(6)计算该级分区内最大畸变D_max(N)；

第N(N≥2)级分区：第N级分区初始步长：

步骤d中所述计算已定标区域的边长S_tot具体包括：

S_tot＝S(N)*(t+2)。