[发明专利]一种小视场星敏感器短波导航星识别方法

摘要

本发明属于天文导航技术领域，具体涉及一种小视场星敏感器短波导航星识别方法。该方法包括解算惯导信息，得到星敏感器的位置信息、姿态信息和UTC时间；根据天文时间系统计算方法，构建基于儒略日的时间系统并将UTC时间转为儒略日时间；以及基于儒略日时间计算星敏感器当前时刻光轴方向对应的赤经赤纬，并据此筛选出可能出现在星敏感器中的导航星。本发明综合考虑星敏感器与惯导系统一起工作的特点，利用所在平台惯导系统提供的惯导信息，辅助全天时短波星敏感器完成视场内单颗导航星的识别，降低了系统复杂度和功耗，满足天文导航系统的需求。

主权项

1.一种小视场星敏感器短波导航星识别方法，其特征在于，所述识别方法包括如下步骤：S1、解算惯导信息，得到星敏感器的位置信息、姿态信息和UTC时间；S2、根据天文时间系统计算方法，构建基于儒略日的时间系统并将UTC时间转为儒略日时间：儒略日时间JDtime的计算公式为：JDtime＝JD‑0.5+hour/24+minute/1440+second/86400式中：hour、minute、second分别为UTC时间的时分秒；其中，儒略日JD的计算公式为：JD＝day‑32075+1461×(year+4800+(moon‑14)/12)/4+367×((moon‑2‑(moon‑14)/12)/12)‑3×(((year+4900+(moon‑14)/12)/100)/4)式中：year、moon、day分别为公元历年月日；S3、基于儒略日时间计算星敏感器当前时刻光轴方向对应的赤经赤纬，并据此筛选出可能出现在星敏感器中的导航星：S3‑1、计算星敏感器光轴方向的赤经赤纬星敏感器所在位置的赤纬Dec0与当地纬度Lon相同，即Dec0＝Lon赤经Ra0的计算公式为Ra0＝Lat+280.46061837+360.98564736629*JDtime式中：Lat为当地经度；计算惯性系空间到当地地理坐标系的姿态转移矩阵Cin为：解算当地导航坐标系到星敏感器坐标系的姿态转移矩阵Cns为：式中：θ为星敏感器的俯仰角，γ为星敏感器的滚动角，ψ为星敏感器的航向角；星敏感器光轴在惯性空间的矢量为：式中：Cni为Cin的转置矩阵，Csn为Cns的转置矩阵；根据下述公式解算星敏感器光轴方向的赤经Ra和赤纬Dec为：Ra＝arctan(Vy/Vx)Dec＝arcsin(Vz)S3‑2、筛选导航星令被筛选的导航星的赤经、赤纬为(Ra1,Dec1)，根据下述公式计算该导航星与星敏感器光轴的夹角A：A＝arccos(cosRa1cosDec1cosRacosDec+sinRa1cosDec1sinRacosDec+sinDec1sinDec)若夹角A小于视场角的一半，则该导航星可能进入星敏感器的视场，根据下述公式计算该导航星在星敏感器视场中的位置(u,v)：式中：(u0,v0)为星敏感器主点，f为星敏感器焦距；S4、根据导航星在星敏感器视场中的位置，与真实星点位置对比，若满足阈值要求则完成导航星识别：根据下述公式计算导航星在视场中的位置(u,v)与从图像中提取出的真实星点位置(ut,vt)之间的偏移距离D：若偏移距离D小于阈值Thrd，则选择星等最大的导航星作为导航星最终的识别结果，其中：Thrd＝δ·f/PixelSize式中：PixelSize为星敏感器像元尺。