基于B1000的星敏感器星圖預(yù)處理及識(shí)別算法.pdf

1、目前，星敏感器越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于航天器姿態(tài)確定，APS星敏感器的研究已經(jīng)成為航天器姿態(tài)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，使用CMOS星敏傳感器實(shí)際采集到的星圖，經(jīng)過(guò)預(yù)處理，星圖識(shí)別和姿態(tài)計(jì)算確定，能夠得到星敏感器的瞬間實(shí)時(shí)姿態(tài)，再根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到飛行載體的姿態(tài)位置。
　　星圖識(shí)別的前提是需要精確的恒星位置，而星敏感器實(shí)際拍攝采集到的星圖，除目標(biāo)恒星星點(diǎn)產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)之外，還有各種噪聲信號(hào)。為了得到星點(diǎn)位置和灰度的精確信息，必須對(duì)星敏感器采集到的

2、圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作，從而提高質(zhì)心定位精度，并提升最后星敏感器輸出姿態(tài)的精度。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于國(guó)產(chǎn)圖像芯片B1000的星敏感器星圖預(yù)處理及識(shí)別算法，在分析現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目需求，設(shè)計(jì)了星圖降噪預(yù)處理方法和星圖自動(dòng)識(shí)別的匹配方法。
　　通過(guò)對(duì)拍攝的星空?qǐng)D片進(jìn)行噪聲分析，對(duì)條紋非均勻性噪聲采用橫豎條紋濾波HVSF算法進(jìn)行星圖濾波處理，結(jié)合自適應(yīng)閾值分割、單點(diǎn)噪聲排除、壞元處理和背景固定噪聲點(diǎn)處理，最后采用帶閾值的質(zhì)心法得到精

3、度較高的質(zhì)心位置。
　　采用自動(dòng)識(shí)別方法進(jìn)行星圖識(shí)別：星敏感器在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，只在第一幀或失去姿態(tài)時(shí)采用全天識(shí)別進(jìn)行星圖匹配識(shí)別，其余時(shí)間采取局部天區(qū)識(shí)別算法進(jìn)行匹配，匹配失敗再調(diào)用全天匹配算法，自動(dòng)切換，兼顧匹配成功率和姿態(tài)精度。
　　此外，為了驗(yàn)證算法效果，加大實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了星圖模擬生成數(shù)字圖像的實(shí)現(xiàn)，在傳統(tǒng)星圖模擬的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析輻射照度與灰度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合非對(duì)稱的二維高斯點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，更加真實(shí)地模擬出星圖圖片。<