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星图定位与识别技术研究

作　者: 程征
导　师: 牛海军
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 天文定位高斯曲面拟合 Radon变换自相关星图识别
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

基于星敏感器的天文定位系统具有抗电磁干扰、隐蔽性好、可靠性高等优点,因而是一种极具应用价值的定位系统。星图处理和星图识别技术是星敏感器的关键技术,星图中星点质心位置的提取精度是制约其定位精度的重要因素,本文主要研究星图处理和星点质心提取。本文在参考相关文献的基础上,分析了星图的成像特点和噪声特点,将空域滤波算法应用于星图去噪,根据星图灰度直方图的双峰特点,给出求解最佳背景阈值的方法；针对星图中距离很近的星点容易被识别为一个星点的问题,使用交叉投影算法进行二次连通区域划分,较好地分离了这些星点；传统质心法星点细分定位精度不高,本文依据星点成像的高斯曲面模型,给出一种基于高斯曲面内插的星点细分定位算法,仿真实验表明这种算法在单星质心定位上具有较高的精度；针对地面拍摄星图存在的拖尾模糊问题,本文提出将Radon变换和自相关运算方法应用于星图运动模糊退化函数参数估计,并用维纳滤波进行模糊星图复原,仿真实验取得了比较好的效果；分析了基于主星对的多三角形星图匹配算法所需识别特征,给出导航星库的制定方法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景和意义  7-11
    1.1.1 卫星导航定位系统  7-9
    1.1.2 惯性导航定位系统  9
    1.1.3 星敏感器与天文定位  9-10
    1.1.4 本文的研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文的主要工作  12-13
第二章天文定位原理  13-19
  2.1 系统构成  13-14
  2.2 相关坐标系统  14-16
    2.2.1 天球和天球坐标系  14-15
    2.2.2 地球坐标系  15-16
    2.2.3 像平面坐标系  16
    2.2.4 像空间坐标系  16
  2.3 定位原理  16-19
第三章星点质心提取技术  19-41
  3.1 星图成像特点  19-20
  3.2 星图预处理  20-26
    3.2.1 空域滤波去噪  20-22
    3.2.2 星图灰度化  22-24
    3.2.3 背景阈值的确定  24-26
  3.3 星点区域划分  26-30
    3.3.1 基于连通区域划分的星点粗定位  26-29
    3.3.2 交叉投影星点分离算法  29-30
  3.4 星点细分定位  30-36
    3.4.1 点扩散函数模型  30-31
    3.4.2 星点细分定位算法  31-33
    3.4.3 一种高斯曲面拟合细分定位算法  33-36
  3.5 星体亮度计算  36-37
  3.6 仿真实验和结果分析  37-41
第四章星图拖尾复原方法研究  41-53
  4.1 运动模糊退化模型  41-43
  4.2 运动模糊参数估计  43-50
    4.2.1 基于Radon变换的运动方向估计  43-46
    4.2.2 基于自相关运算的模糊长度估计  46-50
  4.3 维纳滤波模糊星图复原  50-51
  4.4 本章小结  51-53
第五章星图识别  53-61
  5.1 识别特征  53-54
  5.2 星图识别算法  54-56
    5.2.1 三角形算法  54-55
    5.2.2 匹配组算法  55-56
    5.2.3 栅格算法  56
  5.3 导航星数据库制定  56-61
    5.3.1 匹配算法  57-58
    5.3.2 天区的划分  58
    5.3.3 导航星库存储内容  58-61
第六章结束语  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-67

星图定位与识别技术研究

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