天文指向中星图快速匹配技术研究

发布时间：2021-05-20 04:10

　　随着人类太空探索竞争日趋激烈,空间观测领域也日益受到各国的重视。而光电望远镜系统正是这一领域的主要设备之一。对光电望远镜而言,指向精度是评价其性能的重要技术指标,其对于观测图像的质量、目标的跟踪定位精度都有着极为重要的影响。虽然指向模型修正法可以改善指向精度,但还是存在着指向模型系数都有一定使用期限,无法做到实时性修正的缺陷。基于恒星匹配的指向修正方案可以克服指向修正模型法的局限性。光电望远镜在被动引导条件下,做到实时修正望远镜指向精度,可与观测任务同时进行,长时间保持高精度指向。这其中,恒星匹配算法又是整体方案中的关键环节。然而由于恒星匹配算法复杂度较高,其在软件层面的实现运行效率较低,准时性较差,时间漂移往往在数百毫秒以上。因此对星图快速匹配技术展开研究有着重要意义。本文在对硬件平台综合调研分析后,结合实验室技术条件,在FPGA平台上开展该项技术研究。在详细分析基于误差矢量矩阵的小视场恒星匹配算法后,给出了恒星匹配算法的硬件总体结构。对结构中上下位机的通信进行设计,可以有效保证数据传输精度。有别于传统硬件设计流程中软硬件开发相对独立,本文基于系统级开发方式对硬件结构中的相关模块进行... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 星图匹配研究现状
        1.2.2 硬件平台发展现状
        1.2.3 FPGA系统级开发方式发展现状
    1.3 研究内容及组织结构
第2章 天文定位基本原理
    2.1 引言
    2.2 坐标系统
        2.2.1 时角坐标系
        2.2.2 天球坐标系
        2.2.3 地平坐标系
    2.3 时间系统
        2.3.1 相关时间概念
        2.3.2 恒星时的计算
    2.4 天文定位基本原理
        2.4.1 望远镜指向坐标解算
        2.4.2 定标恒星的理想坐标
        2.4.3 空间目标位置解算
    2.5 本章小结
第3章 恒星匹配算法研究
    3.1 引言
    3.2 恒星匹配指向修正系统总体结构
    3.3 恒星匹配算法理论研究
        3.3.1 坐标解算及候选恒星的确定
        3.3.2 误差矢量矩阵
        3.3.3 匹配条件及判定
    3.4 算法结构分析
    3.5 关键模块研究总结
        3.5.1 图像区域的相关介绍
        3.5.2 区域标记算法
        3.5.3 区域标记仿真实验
    3.6 算法的硬件化技术研究
    3.7 本章小结
第4章 恒星匹配算法的硬件设计
    4.1 引言
    4.2 恒星匹配算法的FPGA设计研究
        4.2.1 串行接口通信设计
        4.2.2 系统整体实现过程
    4.3 天文坐标解算开发技术研究
        4.3.1 CORDIC算法基本原理
        4.3.2 CORDIC算法误差分析
        4.3.3 CORDIC正余弦计算模块设计
        4.3.4 设计模块的误差分析与仿真验证
        4.3.5 恒星时计算模块设计
    4.4 误差矢量矩阵的开发技术研究
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 论文展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3197061