[发明专利]一种未知方向的高动态星点提取方法

说明书

本发明公开了一种未知方向的高动态星点提取方法，步骤为：(1)对高动态星图的各个方向(n个方向)分别进行方向积分，得到n个方向对应的积分后的n张星图；(2)找到n张星图每个对应像素中n个值中的最大值，作为方向积分后的星图对应像素上的像素值，以此组成一张积分后的高动态星图，接着进行最大值滤波得到滤波后的高动态星图；(3)对滤波后的高动态星图进行降采样；(4)对降采样星图进行(1)、(2)步操作；(5)进行质心粗提取；(6)根据粗提取结果进行质心精提取。

技术领域

本发明涉及天文导航领域星敏感器技术，具体涉及一种未知方向的高动态星点提取方法。

背景技术

星敏感器是广泛应用于卫星、导弹等载体上的姿态测量器件，动态性能是星敏感器的一项重要指标，随着精细化任务的应用，例如环扫卫星、临近空间飞行器，对星敏感器动态性能要求越来越高。但由于在高动态情况下，星图中星点能量将分布到轨迹周围的更多像元上，像平面上的星点因此变得暗淡以至于信噪比降低，造成星点提取困难。

为了解决高动态星图中星点拖尾带来的星点提取困难的问题，需要从原理上理解形成的机理。按照星敏感器中成像芯片成像的顺序，主要有两类解决方法。

第一类就是在成像之前尽可能的消除相对运动带来的影响。如(1)提高光学系统的成像性能，尽可能的增加镜头的进光量，使得星点亮度提高；(2)采用多视场，不仅可以增加镜头的面积而且可以使视场增大，这样就可以拍摄到太空中更多的星点，将星图中较亮的恒星进行星图识别，也可以间接解决星点较暗的问题。其次，在多视场情况下，可以得到更多星点信息，多个视场的测量信息进行融合还能得到更高的姿态测量精度；(3)提高成像系统性能，对于成像芯片，可以从工艺方面进行考虑，使用更合适的材料，使得其光电信号转换效率更高，并且尽可能抑制噪声，从而提升信噪比。(4)加入像增强器，在星敏感器中集成一个像增强器器件，使得星点能量增大然后进行成像，这就使得较暗的星点得到信号增强，使得信噪比提高。

第二类方法就是在星图拍摄之后，对星图进行软件方面的处理，提高信噪比，减少运动模糊，从而进行星点的提取。这类方法主要有自适应窗口提取法利用滤波进行星图复原法等。

在固定窗口法的情况下，其对于高动态星点不能更好的适应其速度和方向，北京航空航天大学江洁等提出了一种自适应窗口提取法，可以根据星点运动的方向和速度选择合适的窗口，从而更好的进行高动态星点的提取。其还利用形态学方法进行星点断裂的判定，并用数学形态学中的膨胀算子进行断裂星点的重造，之后进行更高精度的星点提取。

还有一些高动态星点提取算法从星图复原方面入手，例如利用逆滤波、维纳滤波、约束最小二乘方滤波等，这些都是为了对高动态星点提取更高的精度，前提是先将星点提取出来，然后对星图进行处理，以得到更高的精度。本发明的重点研究在高动态情况下星图信噪比较低，星点提取困难的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种未知方向的高动态星点提取方法，通过方向积分提高星图信噪比，以此来提高星点提取能力,并且通过级联积分用两个小模板达到一个大模板的性能，减少资源占用，通过降采样进一步减少资源占用，最后对星点质心细化，得到更高精度的质心，从而使星敏感器在高动态情况下正常工作。本发明中，如果采用一个m*m大小的模板，信噪比将提高倍，提升了星敏感器动态性能，对实现星敏感器在高动态情况下正常工作具有重要意义。

本发明采用的技术方案：一种未知方向的高动态星点提取方法，包括如下步骤：

(1)由于未知星点拖尾方向，现对高动态星图分别沿着各个方向进行方向积分，得到沿每个方向积分之后的数张高动态星点图像；