[发明专利]基于几何验证的星图识别方法和装置

说明书

本公开提供了基于几何验证的星图识别方法和装置。所述方法包括：获取当前待识别星图，所述当前待识别星图为星敏感器采集到的多幅星图中的一幅；将所述待识别星图与预先建立的星图数据库中的观测星图进行匹配；响应于匹配成功，将匹配到的目标观测星图对应的坐标作为星敏感器的坐标，确定飞行器的位置姿态。以此方式，能够简化根据在FOV中捕获的恒星确定航天器的姿态的方法，同时对伪星和遗漏星具有很强的适应性。

技术领域

本公开的实施例一般涉及图像处理技术领域，并且更具体地，涉及基于几何验证的星图识别方法和装置。

背景技术

在航空航天中，确定航天器的姿态很重要，因此开发可靠，准确的姿态测量系统是重要任务之一。在过去的几十年中，陀螺仪，太阳传感器，GPS和星传感器(也称为恒星跟踪器)得到了开发和广泛使用。其中，星敏感器是具有较高准确性和可靠性的空间姿态传感器。它通过观察被广泛使用的恒星来确定航天器的姿态。恒星传感器首先获取天空中的恒星图像，然后将其与存储在内存中的恒星数据库(SPD)进行匹配，以在定义的视场(FOV)中识别恒星并确定航天器的姿态。

星传感器在两种情况下工作。第一种模式称为“姿态丢失”，在这种情况下，星传感器不知道航天器的姿态信息，因此，星传感器首先识别在FOV中捕获的恒星并确定航天器的姿态，然后转移到第二种模式称为跟踪模式。

现有技术中根据在FOV中捕获的恒星确定航天器的姿态的方法复杂，对伪星和遗漏星的适应性差。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种基于几何验证的星图识别方法和装置，能够简化根据在FOV中捕获的恒星确定航天器的姿态的方法，同时对伪星和遗漏星具有很强的适应性。

在本公开的第一方面，提供了一种基于几何验证的星图识别方法，包括：

获取当前待识别星图，所述当前待识别星图为星敏感器采集到的多幅星图中的一幅；

将所述待识别星图与预先建立的星图数据库中的观测星图进行匹配；

响应于匹配成功，将匹配到的目标观测星图对应的坐标作为星敏感器的坐标，确定飞行器的位置姿态。

在一些实施例中，所述星图数据库通过以下方式建立：

对于多颗作为参考星的恒星中的一颗，确定该参考星的像平面；

将距离该参考星最近的恒星作为该参考星的伴星；

将该参考星与伴星的连线方向作为X轴，正交X轴的方向作为Y轴，建立坐标系，将该参考星的像平面中的其他恒星对应到建立的坐标系中；

对所有参考星进行上述操作，生成多个像平面，由多个像平面共同构成上述星图数据库。

在一些实施例中，参考星的像平面由以下方式确定：

从天球球心到参考星形成的射线用参数方程表示为：

其中α_i和β_i表示恒星的赤经赤纬，并且t＞0，i为正整数，表示参考星的编号；

选择一个恒星D作为参考星，D在单位球面上的投影为D(x_D,y_D,z_D)，在D(x_D,y_D,z_D)处做切平面：

切平面是一个半径为的圆，切平面的大小和星敏感器的视角S的大小关系为：

切平面即为所述的参考星的像平面，相交点为参考星在像平面上的成像。

在一些实施例中，还包括：