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基于复眼结构的星图识别算法研究

作　者: 王鹿
导　师: 张仁斌
学　校: 合肥工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 星敏感器 星图识别 复眼结构 导航星数据库
分类号: V448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


星敏感器是为空间飞行器提供姿态信息的测量系统,具有精度高、速度快、自主性强、无累积误差等优点。星图识别算法是现代星敏感器的核心技术之一,它从星敏感器CCD/CMOS拍摄到的观测星图中提取需要识别的星等、恒星间的角距等信息,与星敏感器内部星表进行比较,识别出观测星图所包含的恒星是内部星表中的哪几颗,并进一步精确确定飞行器的姿态。本文在概述星敏感器研究发展现状的基础上,研究导航星数据库的建立过程及查找匹配策略,设计了一种基于复眼结构的星敏感器模型,并重点研究了基于该结构的星图识别算法,提高了星敏感器的精度。本文实现的基于复眼结构的星图识别算法,具有以下特点：(1)通过利用多个高空间分辨率的小视场形成大视场的基于复眼结构的星敏感器,能够捕获的观测星较多、星图特征维数较高,提高观测星图的质量,有利于提高星敏感器的精度。(2)由于复眼结构星敏感器形成的视场很大,在仅使用较少易于识别的亮星作为导航星时,星敏感器即能捕获到数量足够的观测星以满足不同星图识别算法的需求。(3)利用复眼结构星敏感器小眼之间有一定的夹角的特点,本文设计的基于复眼结构的星图识别算法通过从不同的小眼选取观测星组成大星对角距,基于大角距的星图识别算法,能够提高星敏感器精度。(4)传统单视场星敏感器存在三轴精度不一致的问题(滚转精度远低于俯仰、偏航精度),本文设计的复眼结构星敏感器模型,通过正交分布小眼,提高了星敏感器在滚转方向的精度,能够使得星敏感器三轴精度在同一个数量级。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
致谢  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 课题背景和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
  1.3 本论文主要研究内容  15-16
  1.4 论文的组织结构  16-17
第二章 星图识别基本原理与经典算法  17-27
  2.1 星图识别理论中的基本概念  17-20
    2.1.1 天球  17
    2.1.2 重要坐标系  17-18
    2.1.3 星对角距  18-19
    2.1.4 恒星星等  19-20
  2.2 星图识别原理  20-22
    2.2.1 星图识别  20-21
    2.2.2 飞行器姿态确定原理  21-22
  2.3 星图特征与星图识别唯一性  22-23
  2.4 经典星图识别算法  23-26
    2.4.1 三角形算法  23-24
    2.4.2 主星算法  24-25
    2.4.3 栅格算法  25-26
    2.4.4 典型星图识别算法性能比较  26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 导航数据库的建立与查找方法研究  27-39
  3.1 导航星选取  27-30
    3.1.1 恒星在星敏感器成像分析  27
    3.1.2 导航星选取算法  27-30
  3.2 导航模式数据库  30-38
    3.2.1 导航模式数据库存储方式  30-35
    3.2.2 导航模式数据库查找方式  35-37
    3.2.3 改进分区域导航数据库实验比较  37-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章 基于复眼结构星图识别算法设计与实现  39-48
  4.1 复眼结构一体化星敏感器  39-44
    4.1.1 影响星敏感器精度的因素分析  39-42
    4.1.2 复眼结构一体化星敏感器建模  42-44
  4.2 基于复眼结构星图识别算法设计  44-47
    4.2.1 基于复眼结构导航星选取算法设计  44-45
    4.2.2 基于复眼结构导航数据库设计  45-46
    4.2.3 基于复眼结构星图识别算法  46-47
  4.3 本章小结  47-48
第五章 模拟实验与分析  48-57
  5.1 星图模拟与处理  48-52
    5.1.1 观测星图模拟  48-51
    5.1.2 恒星提取  51-52
  5.2 基于复眼结构星图识别算法实验及分析  52-56
    5.2.1 基于复眼结构导航数据库制订  52-54
    5.2.2 基于复眼结构星图识别算法实验测试  54-56
  5.3 本章小结  56-57
第六章 总结与展望  57-59
  6.1 全文工作总结  57
  6.2 下一步工作展望  57-59
参考文献  59-62
硕士期间发表论文与参与项目  62

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 制导与控制 > 航天器制导与控制
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