基于Scilab/Xcos的星敏感器星图识别仿真研究

发布时间：2022-02-24 11:02

　　服务飞行器对目标飞行器进行交会、抓捕时,需要利用窄视场相机为服务飞行器远程点目标识别、导航跟踪、姿态测量等提供信息。窄视场相机可作为目标飞行器远距离识别探测设备,也可作为星敏感器为服务飞行器提供惯性姿态测量信息。本文利用Scilab/Xcos仿真平台,模拟窄视场相机拍摄的星点图像,对星图识别算法进行仿真研究,进而为服务飞行器提供姿态信息。本文主要研究内容如下:（1）对窄视场相机拍摄的星图模拟。基于依巴谷星表,模拟窄视场相机拍摄的星图,研究分析星等到灰度转换的数学模型、星点灰度扩散模型、以及分析星图噪声来源。（2）图像预处理。对仿真星图进行预处理,分析了基于连通域模型的图像分割方法,对四种细分定位算法进行建模仿真,对比四种细分定位算法的精度,并与MATLAB实验结果进行对比。（3）对星图识别算法进行建模与仿真。构建导航星表和导航特征数据库,研究了星图识别算法,针对三角形算法识别效率低的问题,提出一种改进的三角形算法。通过对算法进行仿真建模,对两种算法进行了对比。基于Scilab对星图识别算法封装成基础功能模块并集成到Xcos工具箱,将仿真建模结果同MATLAB实验结果对比分析。本文初步实... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究背景、依据与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 Scilab/Xcos简介
    1.4 本文主要研究内容
第二章 星图识别理论基础
    2.1 基本概念
    2.2 星图识别基本流程
    2.3 常用星图识别算法
        2.3.1 子图同构类算法
        2.3.2 模式识别类算法
        2.3.3 各类星图识别算法对比分析
    2.4 双矢量定姿原理
    2.5 本章小结
第三章 星图模拟
    3.1 星敏感器成像
        3.1.1 天球坐标系到星敏感器的旋转变换
        3.1.2 星敏感器坐标系到像平面坐标系的投影变换
    3.2 数字图像合成
        3.2.1 星等到灰度值的转换
        3.2.2 星点灰度扩散模型
        3.2.3 噪声模拟
    3.3 仿真实验与结果分析
    3.4 本章小结
第四章 星图预处理
    4.1 降噪
    4.2 分离恒星目标与背景
    4.3 分离单个星点目标与其他星点目标
    4.4 细分定位方法
        4.4.1 质心算法
        4.4.2 平方加权质心法
        4.4.3 带阈值的质心法
        4.4.4 曲面拟合法
    4.5 仿真实验与结果分析
        4.5.1 噪声对细分定位精度的影响
        4.5.2 降噪处理对细分定位精度的影响
    4.6 本章小结
第五章 星图识别算法建模与仿真
    5.1 构建导航星库
        5.1.1 星等阈值确定
        5.1.2 双星处理
        5.1.3 导航星均匀化处理
        5.1.4 识别特征的生成与存储
    5.2 星图识别算法
        5.2.1 三角形识别算法
        5.2.2 改进的三角形识别算法
    5.3 仿真实验与结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]在轨服务与维护任务推演与虚拟实验平台[J]. 石玥,李志,张志民.  航天电子对抗. 2018(04)
[2]高灵敏度空间点目标探测系统设计[J]. 刘明,邓军,冯献飞,钱峰松.  中国光学. 2018(01)
[3]静态像点高斯灰度扩散模型参数估计方法[J]. 王海涌,周文睿,林浩宇,王新龙.  光学学报. 2012(03)
[4]一种改进的三角形星图识别方法[J]. 张广军,魏新国,江洁.  航空学报. 2006(06)

博士论文
[1]复杂背景下的空间目标自动识别技术[D]. 王敏.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]基于星敏感器的星点提取与星图识别方法研究[D]. 罗丽燕.西安电子科技大学 2015
[3]基于星敏感器的捷联惯性/天文组合导航研究[D]. 孙龙.哈尔滨工程大学 2015
[4]基于鱼眼相机的舰船天文导航技术研究[D]. 李崇辉.解放军信息工程大学 2013
[5]大视场高精度星敏感器技术研究[D]. 王晓东.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003

硕士论文
[1]动态星模拟器星图模拟关键技术研究[D]. 李光茜.长春理工大学 2019
[2]基于星敏感器的星图模拟及识别算法研究[D]. 李猛.哈尔滨工程大学 2016
[3]星敏感器光学系统设计及杂散光抑制技术的研究[D]. 张欢.西安工业大学 2015
[4]基于CCD星敏感器的动态星图模拟器设计[D]. 李灏.哈尔滨工程大学 2015
[5]遥感测量工具星图识别算法研究[D]. 郭建.哈尔滨工业大学 2014
[6]天文导航半物理仿真系统研究[D]. 汪洁萍.西安电子科技大学 2014
[7]CMOS成像器件的噪声模型及噪声抑制方法研究[D]. 韩宝媛.首都师范大学 2012
[8]CMOS图像传感器的噪声研究与抑制电路设计[D]. 崔博.华中科技大学 2007



本文编号：3642589