收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高精度星敏感器星点提取与星图识别研究

贾辉  
【摘要】:星敏感器是一种通过恒星观测提供三轴姿态信息的姿态测量器件,具有绝对测量和高精度的优势,在各类航天器的姿态测量和自主姿态控制中有广泛应用。随着对地观察测绘卫星、深空探测卫星对姿态测量精度要求的提高,进一步提高星敏感器精度是当前面临的重要课题之一。本论文结合高精度星敏感器实际需求,重点研究星敏感器星点提取与星图识别环节对精度的影响,探索在星点提取与星图识别环节进一步提高星敏感器精度的技术方法与途径。 论文主要从提高星敏感器星点提取精度和星图识别率出发,将理论分析与实验分析有机结合,研究星点提取误差机理和高精度星点提取方法,研究高可靠星图识别方法,并探索了星图识别的光学相关实现方法,具体工作包括: 1.在全面回顾星敏感器的发展历程和研究现状的基础上,从星敏感器基本误差模型出发分析了星点提取及星图识别对星敏感器精度的影响关系,对星点提取及星图识别的研究现状和主要方法进行了回顾和分析。 2.系统研究星点提取的精度影响机理和误差模型。采用频域分析方法,从采样频率限制及采样窗口限制两个方面,对星点提取算法的系统误差进行了系统的理论分析,得到像点质心定位系统误差的解析表达式,给出星点提取系统误差与像点高斯半径、像点的在成像器件上的坐标位置及采样窗口像元数量的函数关系。 3.在星点提取误差模型基础上提出高精度质心补偿星点提取算法。仿真结果表明,采用该方法后,可以基本消除星点提取的系统误差影响。利用统计信号处理的点估计理论建立光子散粒噪声条件下的星点质心定位误差的Cramér-Rao下限,以此为标准对所提出的算法在噪声条件下的性能进行了评价。仿真结果表明,星点提取误差在1000个光电子时由质心法的1/50像元减小到近1/100像元。同时对于实际应用中的像元间相互影响、加性噪声影响及算法的多维推广等进行了分析讨论。并通过高精度的星点提取实验对上述结论进行了验证。 4.星敏感器姿态测量精度的物理极限分析。从光子散粒噪声出发,以星点提取误差的Cramér-Rao下限为基础分析了星敏感器姿态测量精度的物理极限。结果表明,在目前典型的设计参数条件下,星敏感器姿态测量精度极限保守估计值为0.02″,比目前高精度星敏感器高出1个数量级。高精度星敏感器还有较大潜力。 5.基于傅里叶变换相关识别的全天星图识别方法研究。通过分析高精度星敏感器对于星图识别的具体要求,研究了导航星库星点数量、星图星点数量、星等不确定误差及星点提取误差对传统星图识别方法的影响机理。提出了基于傅里叶变换相关识别的全天星图识别方法,有效提高了星图的识别成功率,降低了误识别率,同时对星等不确定误差及星点提取误差不敏感。仿真验证表明,该识别方法在星等不确定误差为0.4星等,星点提取误差为1像元条件下识别成功率可以提高到99.93%。 6.基于光学相关的星图识别方法研究。通过光学联合变换相关器实现星图识别中最耗时的相关运算环节,可以将全天星图的识别时间降低到80毫秒。可有效解决星图识别中的速度问题。同时提出同轴式光学联合变换相关器光路设计,研究了基于二芳烯的光学相关器以减小光学相关器体积。 通过本论文的研究工作,建立了星点提取系统误差模型及噪声影响模型,提出了高精度质心补偿星点提取算法、基于傅里叶变换相关识别的全天星图识别算法及其光学相关实现方法,并通过仿真及实验进行了相应的验证,有效提高了星点提取精度及星图识别率。论文研究结果为高精度星敏感器的下一步发展建立误差理论基础,为系统设计和关键器件参数选择以及高精度算法软件设计提供重要的指导。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 崔惠绒,林家明,张旭生,沙定国,李力;CCD自扫描测量光电摄像系统MTF的方法[J];光学技术;2005年06期
2 吴鹏飞;王醒夫;杜江;王运杰;凌光烈;;颅底后外侧立体应用显微解剖学研究[J];解剖科学进展;2007年03期
3 ;OPA技术升级钠导引星点[J];激光与光电子学进展;2009年03期
4 赵大保 ,刘成祥;星点板简易制造法[J];光学技术;1980年06期
5 王俣;张国玉;高玉军;孙高飞;郑茹;;基于TFT-LCD的动态星模拟器星点位置修正方法[J];中国光学;2011年03期
6 ;偶拾园[J];青年科学;2006年02期
7 冯克勤;反星点板的制造工艺[J];光学技术;1987年04期
8 ;那些牛儿[J];生命世界;2009年01期
9 ;雪雨冰清[J];青年科学;2002年12期
10 李海军;吴秀杰;;甘肃泾川化石人类头骨性别鉴定[J];人类学学报;2007年02期
11 山风;;天文观测攻略系列之九 常见星图使用指南[J];天文爱好者;2008年03期
12 ;“萤火一号”上太空[J];少儿科技;2009年10期
13 张健;李晓杰;张婷;;室内星空仿真软件的研制初探[J];测绘科学;2010年03期
14 许仪文;广西象州县中泥盆统中的几种“六海百合”[J];古生物学报;1963年01期
15 李爱民;鲍耀东;陈覃;于春江;朱凤清;刘希光;夏咏本;;乙状窦后入路骨瓣开颅应用解剖学研究[J];四川解剖学杂志;2007年04期
16 施辉;周辉;颜世为;李爱民;;枕下乙状窦后锁孔入路的临床解剖学研究[J];临床医学;2008年04期
17 李开荣;涂江义;;侧颅底重要骨性标志及其间距的观测[J];四川医学;2009年03期
18 谢鑫;;鼠目寸光[J];科学与文化;2009年08期
19 盛琳阳;周国辉;崔元全;赵巍;赵国生;李丽萍;;基于单片FPGA的星提取星识别图像处理IP核研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2011年01期
20 周高龙;;七仙膏治疗血管瘤[J];中医杂志;1986年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 原玉磊;郑勇;张超;;星敏感器光学系统自主在轨标定[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S09组合导航与导航新方法[C];2012年
2 吴红;;走向辉煌——中国共产党带领我们长征[A];热爱祖国 振兴中华[C];2007年
3 江浩;苏伟雄;薛艳;;飞行载体在大气折射条件下的星图识别[A];2010年惯性技术 发展动态 发展方向研讨会文集[C];2010年
4 李长伟;沈秀莲;;高压异步电动机软启动的应用[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会论文集(上册)[C];2010年
5 康兴;;“正隆元宝”小平背星钱[A];《内蒙古金融研究》钱币文集(第五辑)[C];2003年
6 易仲廷;王世凯;;来源于印度尼西亚的一些罕见的铅币[A];《内蒙古金融研究》钱币文集(第三辑)[C];2003年
7 薛玉树;;蒙文大元通宝背星文钱[A];《内蒙古金融研究》钱币文集(第三辑)[C];2003年
8 刘健平;;“光天元宝”面星白钱[A];《内蒙古金融研究》钱币文集(第六辑)[C];2006年
9 吴保华;;部分四铢半两记号钱[A];《内蒙古金融研究》钱币文集(第七辑)[C];2006年
10 张伟娜;全伟;;高动态下CMOS星敏感器探测能力分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 魏伟;近红外星点目标成像系统噪声抑制方法研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2013年
2 孙高飞;甚高精度星模拟器及其关键技术研究[D];长春理工大学;2012年
3 刘海波;基于星敏感器的无陀螺角速度测量新方法研究[D];国防科学技术大学;2012年
4 孙敬伟;地基大口径光电成像望远镜装调技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
5 孙剑明;基于星图识别的舰船天文导航关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
6 孙向阳;深空导航敏感器标定系统与关键技术研究[D];长春理工大学;2013年
7 郭敬明;基于星敏感器的船姿测量方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张路平;星空背景下的目标检测与跟踪[D];国防科学技术大学;2010年
2 程征;星图定位与识别技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 邓晓智;星空中云检测算法的研究[D];华南理工大学;2011年
4 薛宝贵;大菱鲆耐低温性状相关表型遗传特征及生理生化指标研究[D];上海海洋大学;2011年
5 吕明;复方景藿分散片制备工艺及质量标准研究[D];青岛科技大学;2011年
6 王少龙;夜间星空中云的检测[D];华南理工大学;2012年
7 赵臻;天文导航中星图预处理及匹配识别技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 戴东凯;基于天文观测的高精度姿态测量技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 张梦;小球藻光合培养及破壁取油技术研究[D];江南大学;2013年
10 郑循江;轻小型高动态星敏感器技术研究[D];上海交通大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郭晓维 段战启 邓清泉;繁星点点光华满天[N];兵团日报(汉);2011年
2 杨长云 张硕;责任蓝光:为希望之星点亮希望之灯[N];成都日报;2009年
3 廉德瑰;魅力无穷“斯巴鲁”[N];人民日报;2010年
4 崔鹏森 许文胜;亮“星”强“网”[N];中国邮政报;2002年
5 王云中;收藏古钱的“误导”[N];人民政协报;2000年
6 本报记者 陈晓军;著名商标为何无品牌效益[N];甘肃日报;2000年
7 赵学良 吴德良;浅谈城市反空袭作战后勤防卫问题[N];战士报;2001年
8 湘宣;企业布局三结合[N];农民日报;2002年
9 顾晓昕;人民群众就是我们的亲人[N];连云港日报;2008年
10 本报实习记者 张衍春;蛇莓 令人惊艳的野生地被[N];中国花卉报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978