基于支持向量机的导航星选取算法研究

在星敏感器导航星表的建立过程中由于恒星的数量太多,往往要进行筛选,通常这种选择是一种基于枚举的大量反复的提取过程,复杂费时而结果往往并不是最优的。而基于统计学习理论(SLT)的支持向量机(SVM)方法正好克服了这方面的不足。SLT理论和SVM方法为导航星选取过程的简化和结果的最优性的获得提供了新的途径。讨论了支持向量机在导航星选取优化中进行应用的分类算法,构建了导航星分类器,并以导航星的选取为例进行了试验论证。试验表明:基于SVM的导航星分类器对简化导航星的筛选过程优化导航星表的性能具有很强的适应性。

基于ITSI优选算法的星敏感器导航星库建立

为了有效提高星敏感器星图识别性能,基于ITSI导航星优选算法,合理地进行了导航星库的构建。该优选算法是在传统的导航星优选算法基础上进行的改进,通过区域分割和星密集度计算来实现优选导航星。同时,基于SAO星表,本文建立了一个星图仿真器的软件平台,可以按照实际需求输出全天球范围内不同光轴指向、视场角、轨道位置、像元敏感度等约束条件下的观测星图。在此星图的基础上,运用上述导航星优选算法,建立导航星星库。经均匀性评价准则验证,本文提出的导航星优选算法可以更好地实现导航星的均匀分布,降低星冗余度。最终基于此算法建立导航星库,可以有效降低星图匹配复杂性,提高星图匹配速率和识别成功率。

SINS/CNS组合导航的导航星表构建方法

构建满足完备性、精简性和查询快速性的导航星表是实现捷联惯性/星光组合导航系统的重要前提和保证。以天文学中的Tycho-2星表作为导航星表的初始星表,对球矩形分区方法进行了改进,包括明确分区及子分区的划分方法,提出了备选导航星的选择策略。实验结果表明,采用改进型球矩形分区方法的备选导航星数量最多只占赤纬带法导航星的19.37%,仅占全天遍历法导航星的3.12%。因此,改进型球矩形分区方法更加精准,查询更快捷,更适用于捷联惯性/星光组合导航系统。

高精度星敏感器的导航星识别定位算法研究

介绍了星敏感器的基本工作原理,分析了恒星能量在星图的分布特点,结合星图的特点提出了星敏感器导航星点识别定位方法,按照处理顺序,介绍了导航星阈值确定,连通性分析和内插细分等其中各步骤算法,并用星敏感器通过导航星角距标定新方法对该方法进行了定位精度检测,取得了较为满意的结果。

FY-4气象卫星定位用导航星选取方法

给出了一种导航星的选取方法,该方法以J1991.25 Hipparcos星表为中心,联合Tycho-2星表、SAO星表及Pulkovo视向速度表,通过精密历元转换至J2000.0历元时刻,引入位置精度阈值,使得高精度的恒星作为导航星,为高精度的卫星姿态反演奠定了基础;引入辅助导航星,以提高星图识别率和识别速度;通过对星图识别失败的个例分析,剔除冗余星,以进一步提高星图识别效率。189颗辅助导航星遍及全天球,其中亮于3等星的恒星占34.4%,非常有利于提高星图识别率,且弥补了部分天区恒星稀疏的不足。参考星表的不精确将引起姿态输出的误差,这是无法避免的,通过精密历元转换计算FY-4观测历元时刻的导航星精确位置,与直接利用常用星表中提供的恒星位置相比,改善了参考星的输入误差,是提高姿态确定精度的手段之一。

适用于弹道导弹的导航星选取方法

针对当前适用于弹道导弹的导航星选取方法较少,研究了一种根据标准弹道均匀化选取导航星的方法.通过分析导弹飞行弹道及飞行参数的影响,在构建"伪天球"坐标系的基础上,确定了导航星的选取区域,简化了因射向变化、坐标越界等造成计算和搜索比较复杂的问题;基于天球上的基准点及提出的"距离-星等"加权法,均匀化地筛选导航星,并按照k-vector索引方式构建适用性较好的弹载导航星表,可以有效地提高星图识别算法的效率.仿真结果表明,该方法简单易行,选取的导航星数量少,分布均匀性好,在不降低星图识别成功率的基础上,能够有效地减少识别时间.

三视场天文导航视场间星图识别的导航星选取

研究了三视场天文导航视场间导航星的选取方法,以提高其视场间星图识别的效率,减小识别特征数据库规模。根据三视场天文导航星图识别的特点,分析了导航视场间导航星数目对视场间三角形星图识别的影响。考虑视场间三角形星图识别的需求,给出了任意视场至少包含1颗导航星和亮星优先选取的视场间导航星选取准则。然后,遵从上述准则提出了一种基于星等优先的一阶自组织导航星选取算法。利用提出的算法制备了视场间导航星星库,并对该导航星星库的性能进行了仿真分析和外场实验。实验结果表明:使用该算法制备的导航星星库规模较星等阈值过滤方法制备的星库规模降低了53.91%,且库中导航星分布均匀,符合视场间导航星的要求。

二维精简索引分层导航星库的构造

提出二维精简索引分层导航星库的构造方法。该方法把导航星分为局域亮星和局域暗星,以局域亮星为主构造星三角形,从而减少了存储三角形的数量;对星三角形进行二维精简索引,以提高检索效率、节约比对时间;通过参数的不同选择,可以转换为其他类型的导航星库。二维精简索引分层导航星库与分层星识别方法相配合,具有存储空间较少、识别速度较快的优点,适用于视场较大、探测星等较低的第2代星敏感器。

视场内导航星分布的预测

给出理想情况下视场内导航星分布模型的基础上，根据敏感器的星等门限和测量精度，进一步实现了存在星等误差情况下导航星分布的预测，使得该模型更为接近真实的情况．实验表明，采用该模型获得的分布与用MonteCarlo方法获得的统计分布极为接近，证明了该模型的正确性和有效性，从而得到了一种事先对视场内导航星分布作出较为准确估计的新的方法．

导航星三角形分类选取算法研究

为减小星三角形的冗余度,生成三角形数量最少、分布均匀性好的导航星三角形信息表,提出了一种以支持向量机为基础的导航星三角形选取优化算法.该算法通过一种以统计学习理论为基础的支持向量机寻求最优决策分类面,在由导航星表所生成的三角形中提取导航星三角形.实验结果表明,本算法所生成的导航星三角形表中的星三角形数量少,所需存储空间小,空间分布均匀性良好.

一种高精度星载导航星库的构建方法

在选用高精度基本星表的基础上,分析了导航星的选取方法及其分布特征。为了利用导航星的观测位置信息,给出了从星表平位置到星心视位置的高精度转换方法。基于分区法制定了导航星库,并给出了存储及读取方法,对该星库的访问具有简单、快速、占用资源少等优点,适合星载使用。

基于星座聚类的星敏感器导航星优选算法研究

讨论恒星星座特征,分析Mean Shift算法原理,提出根据恒星的惯性坐标系位置,以星对角间距为特征,通过迭代将当前视场内恒星划分星座的思想,设计基于星座聚类优选导航星的算法,详细说明具体的实施步骤.以SAO星表为原始星数据,开展了可见光波段导航星优选实验.实验表明,提出的导航星优选算法,计算简单,易于实现,所得导航星分布均匀性优于MIPS、正交网格等算法.

基于STK的导航星模拟及天文定位选星算法研究

导航星优选是研究天文定位导航的前提。本文结合导航恒星选星对天文定位的影响,研究提出了基于STK软件的导航星模拟方法,并针对空天飞行器对天文观测时的条件约束,结合天文导航定位对导航星的要求,构建了适合不同飞行航迹的导航星库。基于所设计的导航星库,以空天飞行器为应用对象,结合其在轨段飞行轨迹参数,基于STK软件进行了天文导航定位仿真研究。在所设计的飞行器飞行航迹参数及可见星信息条件下,针对空天飞行器长航迹飞行运动特点,设计了3种不同的天文定位观测选星方案,并研究了不同选星方案下的天文导航定位性能。最后通过仿真验证表明所提出的导航星模拟和选星方法能有效满足空天飞行器对天文导航定位的要求。

下一代导航星——GPS Ⅱ F(续)

1)BlockⅡF地面部分描述:在2000年里,GPS OCS的发展和维持的责任书将移交给BlockⅡF承包商组.BlockⅡF预计在2002年首次发射前,控制部分增加的软件、硬件革新将为BlockⅡF提供特殊的能力,如新的军用码.

基于空间平面快速构建弹载导航星表的方法

针对目前弹载导航星选取步骤复杂、计算量大等问题,提出了一种基于空间平面选取弹载导航星的方法。根据天球坐标系上各点关系,通过坐标旋转,确定视场扫描的局部区域边界点,并沿四条边界构建四个空间平面,在天球坐标系下直接选取导航星,避免了视场扫描区域坐标越界和坐标转换计算量大等问题。仿真结果表明:相比于椭圆投影法和“伪天球”法,该方法在保证弹载导航星表完备性的同时,能有效减少弹载导航星表的构建时间。

全天时星敏感器导航星星库的建立

建立导航星星表是星敏感器设计的重点工作。根据全天时星敏感器工作特点,选用2M ASS(tw o micron all sky survey)星表为原始恒星数据源。在分析其数据结构的基础上,讨论选用双星为导航星,计算等效星等和位置的方法。详细描述处理2MASS星表,构建全天时星敏感器导航星星库的过程。结果表明,相同极限星等条件下,近红外波段导航星星数远多于可见光波段,全天时星敏感器相机可选用较小口径或较小视场系统。

基于螺旋基准点的导航星选取方法

针对现有导航星选取方法提取的导航星分布不均匀,以及方法复杂、速度较慢的不足,通过在球面上近似均匀分布的螺旋基准点邻域选取、保留一颗导航星,满足了分布均匀性的要求;采用k-vector方法在基准点附近搜索候选星,提高了方法的整体速度;提出了"距离-星等"加权方法对候选星进行筛选,以保留更为科学合理的导航星。仿真结果表明,选取的导航星分布较为均匀,方法实现简单、快速,且能够有效降低视场内可观测星数的标准差。

导航星全球定位系统及其应用

较详细地介绍了导航星全球定位系统 (GPS)的组成、功能和发展过程。对该系统的导航定位原理、方法、精度度量方法 ,以及影响导航定位精度的误差进行了分析。全球定位系统是一个具有巨大发展潜力和深透能力的系统 ,它的应用范围已超出了其原来的设计要求。最后还介绍了导航星全球定位系统的应用情况。

美国的导航星全球定位系统

由美国国防部陆、海、空三军共同研制和管理的美国新一代卫星导航系统——导航星全球定位系统(Navstar GPS),已于今年6月26日提前三个月部署完毕,并全面投入使用。 这项计划耗资30多亿美元,由美国三军联合完成,空军作为国防部的代理人全面主管这项计划,并在空军司令部航天分部由陆军、海军、空军、国防部测绘局和美国交通部等部门组成了联合计划办公室,负责系统的日常工作。