适用于星敏感器的预测未知恒星星像质心算法

提出了一种自主预测视场内未知恒星星像质心算法。该算法采用星跟踪算法来提取视场内已知恒星星像坐标。根据已知恒星信息从主星表中搜索视场内所有未知恒星,并采用这些信息预测所有未知恒星的理想像平面中心,从以这些预测的理想坐标为中心的范围内提取相应的实际星像坐标。同时采用已知恒星来验证未知恒星星像坐标。最后,对该算法进行了外场观星测试。实验结果表明:该方法提取未知恒星星像坐标时,扫描星图的像元只有局部提取星像算法的0.12%,所以进一步提高了数据更新率。

一种适用于星敏感器的大角速度下星跟踪算法

传统的星敏感器预报方法是利用当前四元数和陀螺输出角速度来预测下帧姿态四元数,再通过预测的四元数计算视场内恒星的理想星像坐标,最后在这些理想坐标为中心的范围内来获取实际的星像坐标。但是,由于陀螺漂移的存在,随着时间的增加,预测的理想坐标与实际坐标偏差越来越大,获取实际星像坐标扫描的区域越来越大,星敏感器的数据更新率也随之降低。为此,本文提出了一种适用于星敏感器的大角速度下星跟踪算法。首先根据连续两帧的姿态偏差计算星敏感器的角速度,利用角速度来计算星敏感器当前时刻与最近上一帧的姿态偏差。然后以该姿态偏差来预报当前时刻的星敏感器姿态输出,这样不仅提高了数据更新率,而且满足飞行器在大角速度机动时单纯采用星敏感器进行姿态测控的要求。最后,采用2010年外场试验实际观星数据对该算法进行了仿真验证。

应用有限冲击响应滤波器消除星敏感器星像噪声

从图像处理的角度研究了提高星像坐标定位精度的方法。分析了星像噪声产生的原因,对去噪声前的星像坐标进行了频谱特性分析,根据分析结果,提出了一种基于Parks-McClellan算法的滤波器最优设计方法来设计有限冲击响应滤波器(FIR滤波器)。分析了通过该FIR滤波器后星像坐标的功率谱曲线。结果显示,该FIR滤波器能很好地消除星像噪声。最后,采用某型号卫星星敏感器原理样机的地面观星数据进行实验验证,结果表明,星敏感器输出姿态精度由原来的21.921″提高到了7.823″。