一种基于状态矩阵的全天球恒星识别方法研究

发布时间：2022-01-15 08:18

　　以恒星作为观测基准来获取航天器的飞行姿态信息是现行方法中精度最高的一种方式,其中恒星识别是关键,即在恒星星表库中寻找观测恒星对应的导航恒星。研究了导航星特征库的构建和恒星识别方法,提出了一种新的基于状态矩阵的全天球恒星识别方法。首先依据探测器探测极限星等的能力筛选出适用的恒星构建标准导航星表;再基于标准导航星表和探测器探测视场角范围构建导航星特征库三角形矩阵;然后基于探测器的位置和恒星个数构建识别的恒星角距观测三角形和导航星特征库三角形矩阵对应的状态矩阵,并比较观测三角形角距和导航星特征库三角形矩阵里角距标识状态矩阵;最后基于标识的状态矩阵标志提取对应导航星特征库三角形矩阵里的角距,并与观测三角形角距匹配比较识别出观测恒星。模拟探测器的视场角为10°×10°,探测极限为6.5等星,导航星为9 040颗恒星。实验结果表明,恒星识别时使用状态矩阵标识能减小匹配搜索的时间复杂度和空间复杂度,提高恒星匹配识别效率。 

【文章来源】：光学与光电技术. 2020,18(02)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

算法流程图

导航星特征库中的角距是指天球上任意两颗恒星相对于地球的球心角，设导航星i和j的赤经、赤纬坐标为，则其在天球坐标系下的角距定义如图2所示[9]。其中，分别为导航星i和j的方向矢量。

导航星角距的计算充分利用了成像系统设计的视场角大小。首先，把导航星表的恒星按照从高纬度到低纬度，北天球到南天球线性排列为N×3维矩阵，如图3所示。再根据N×3维矩阵建立一个二维矩阵，其中二维矩阵的行列编号对应为N×3维矩阵中的恒星编号，矩阵中的元素为两个编号恒星的星角距大小；然后，依据设计的视场角大小计算出极限角距，如两编号间的恒星角距大于极限角距，则所在二维矩阵位置置为零，否则为计算出的角距值。另外，两编号间的恒星角距计算方法首先是从第一行开始，列编号为行编号加1后逐列计算，直至第一行结束；然后跳至第二行，列编号为行编号加1后逐列计算，直至第二行结束；循环移动行列，直至遍历完全部编号，如图4所示。


本文编号：3590261