三角形星图识别算法的改进

三角形识别算法是采用星敏感器为导航部件所广泛运用的星图识别算法。但由于三角形特征维数较低,容易造成冗余匹配和错误识别。为了提高三角形识别算法的识别成功率,对三角形识别算法的识别过程做了改进。先将满足三边判决门限的导航星对记录到匹配数组,然后对导航星出现的次数进行计数;利用三角形三边之间两两相交的相关性,将导航星出现次数<2的星对作为整体剔除,最后在余下的导航星对中寻找与观测三角形同构的三角形。识别过程中,以星对角距和相对星等差为识别特征,并对识别特征构造了散列函数,从而减少了识别过程中特征量比较的次数,提高了识别速度,增加了识别成功率。同时,也减小了内部导航星库的存储容量。

一种改进的三角形星图识别方法

首先提出在直角坐标系下将天球球面均匀地分成486个分区的方法——“内接正方体法”,实现导航星的快速检索。然后按照星对角距的大小升序排列,直接存储星对角距,并通过设置星对角距状态标识,完成星对角距的快速匹配搜索。最后,引入验证识别环节有效地解决观测三角形与匹配的导航三角形产生的冗余问题。仿真实验表明,改进的三角形星图识别方法对星点位置噪声和星等(亮度)噪声均具有较强的抗干扰能力,且在识别时间和存储空间的需求方面均比传统的三角形算法也具有较大的优势。

一种基于星形的星图识别算法

针对卫星自主定姿问题,提出了一种基于星形的星图识别算法。该算法直接以星对角距为匹配特征,先确定影像中亮星为中心星,并以此星与相邻星像点构建辐射状星图,统计所有满足星对角距匹配条件的导航星出现次数,次数最多的即为中心星所对应的导航星。实验表明,该算法构造的导航星表容量小,抗星等干扰,与多边形角距匹配算法相比,具有匹配速度快、识别率高、可靠性好的特点。

基于角距分布的星表快速查找算法

查找导航星表是星模式识别的重要组成部分,当导航星表数据量大时,导航星表的查找速度直接影响星图识别的速度。因此,设计快速的星表查找算法是非常必要的。通过对导航星角距分布的研究,提出了一种分块子星表查找算法。该方法减小了查找算法的平均查找长度。以6星等导航星库为例,给出了分块子星表的具体建立方法。实验验证了该方法提高了查找速度。

上面级快速星图匹配算法研究

现有星图匹配算法存在搜索时间慢、算法实时性差的问题。为了满足上面级实时性的要求,文章采用K矢量查找算法来提高查找快速性,选择星对角矩作为星图匹配的特征量,构造星对角矩矢量,采用星棱锥星图匹配算法进行星图识别。最后采用上下位机的形式进行仿真分析,结果表明采用该星棱锥快速星图匹配算法成功率在99%以上,识别时间最长约为100ms,平均时间在15ms以内。该算法能够满足上面级对匹配算法快速性和高精度的要求。

星图识别算法的优化设计与实现

在INS/CNS组合导航系统中,为了有效实时地用CNS的输出姿态信息校正INS的陀螺漂移,必须提高CNS中星图识别算法的运行速度。提出了一种改进的三角形星图识别方法,基三角形识别成功后,增加一颗附加检测星,计算出附加检测星和基三角形的三个星点的角距值。分析结果表明传统的星图识别算法在主频为600 MHz的DSP6414上运行需要300 ms左右的时间,算法改进后,只需40～80 ms,数据输出率提高到10 Hz。改变的算法在不存在伪星的情况下成功识别率近100%,存在伪星时,可以有效去除伪星。同时,解决了传统星图识别算法在嵌入式系统中实现难、耗时长的问题。该算法可以实时地校准惯导系统的误差。

一种利用已识别信息的星图识别算法

星图识别是星敏感器研究中的关键技术之一。现有的算法都是对每一个观测星在未知任何信息的情况下进行识别,而没有利用已经识别的观测星信息。如果利用已经识别的观测星信息,则可以大量减小其余星识别的计算量。研究利用已识别的观测星信息进行其余星的识别。给出了导航星库的建立方法和数据结构,以及已知3颗以上观测星时其余星的识别过程。提出的识别算法的导航星库只需要星对角距信息,存储量小,经对模拟星图的识别,其余星的平均识别时间为3.34m s,小于现有的识别算法。

星图仿真研究

恒星相机是一种高精度的姿态敏感器，能够为航天器提供精确的姿态信息。星图仿真能够为恒星相机设计研制以及星图识别和定姿处理算法的性能调试提供试验数据。本文采用分段线性插值拟合方法以及星斑扩散系数确定方法实现了星点灰度确定，设计了星图仿真处理流程，实现了星图影像的仿真模拟，并利用角距法进行了有效性检验和仿真星图的定姿试验。试验结果表明，星图仿真方法正确，实用性强，能够有效实现高质量星图影像模拟。

基于星图识别算法的空间小目标识别

基于星形星图识别算法,利用星对距离和星对角距2个特征进行匹配识别,实现了快速识别空间小目标的目的,并可对该目标实时追踪。Matlab仿真表明,该算法识别过程简单,对星图噪声和伪星具有较好的抵抗力,具有识别率高且稳定、识别速度快的优点。

一种快速三角形星图识别算法

针对星敏感器产品中常用的三角形星图识别算法存在时间复杂度较大、星图识别时间长的不足,提出一种改进的快速三角形星图识别算法。该算法通过构建二维链表数组将三角形的星对角距及角距容差集合保存下来,避免了星对角距重复计算和重复查找过程;通过构建哈希表,改变星对角距匹配方式,减少星对角距匹配次数,使三角形星图识别的时间复杂度大幅降低。试验结果表明,在不同星点位置噪声扰动以及不同观测星上限取值条件下,改进后算法的星图识别时间与传统三角形星图识别时间相比减少了70%,对提高星敏感器姿态更新频率具有重要意义。

星敏感器低频误差在轨补偿方法

为了抑制地面标定与在轨工况差异引入的低频误差,提出了一种低频误差在轨补偿方法,基于地面标定求得主点、焦距初始值与畸变系数,筛选出符合条件的星对,以星对角距误差最小为准则,基于扩展卡尔曼滤波方法,实时更新星敏感器的焦距值.与现有的多参数同时更新方法相比,该方法具有更快的收敛速度与更高的鲁棒性.多次观星试验和在轨飞行验证了本方法的有效性,星对角距误差均值减小90%以上,低频误差减小40%以上.

星敏感器动态精度评价方法

针对现有精度评价方法无法有效计算星敏感器在大动态条件下精度的问题,基于星敏感器成像模型与星对角距的不变性,提出了一种星敏感器动态精度评价方法。阐明了该方法的原理,提出了计算流程和统计方法。基于风云卫星在轨数据,对比了该方法与常用的滑动窗口法的处理结果,分析了两种方法在小角速率条件下处理的等价性,验证了该方法的可行性。基于地面观星数据,分析了两型星敏感器在不同动态条件下的测量精度。与现有的动态精度评价方法相比,该方法可有效地剥离动态过程中测试系统引入的误差,更真实地反映动态条件下星敏感器的实际测量精度。

同时观测两天体解球面三角形求船位经纬度

用解球面三角形的方法,通过两天体的球面距离,求得星位角,从而求得船位的经纬度。同时引进了星距、星对角和星对极角的概念。

空间光学

V448 2001010728连通聚类星识别方法=Method for staridentification using connection cluster[刊,中]/陈元枝,郝胜国,郝志航(中科院长春光机所.吉林,长春(130021))∥光学精密工程.-2000,8(3).-217-220采用星敏感器测卫星姿态是现行测量方法中精度最高的,其关键是星图识别。阐述了只采用观测星的位置信息,利用观测星图与导航星表的星对角距进行聚类匹配,根据观测星图的连通性进行匹配识别的方法。用图论理论解释了星识别过程,用120M主频的微机模拟分析了门限和位置噪声对识别时间的影响。

光学导航、制导设备

V448.2 2001053701适用于星敏感器的星图识别方法=A stellar map identification method suitablc for star sensors[刊,中]/陈元枝,郝志航(中科院长春光机所.吉林,长春(130022))//光电工程.—2000,27(5).—5-10阐述了只采用观测星的位置信息,利用观测星图与导航星表的星对角距离进行聚类匹配。

一种改进的恒星相机在轨检校方法

目前利用星对角距进行恒星相机在轨检校时,一般有两种方法,一种是不考虑镜头畸变,只检校相机内方位元素;另一种考虑畸变的影响,先检校相机内方位元素,再用多项式来拟合畸变。本文在利用镜头畸变规律的基础上,将畸变与相机内方位元素一并检校。实验表明,该方法比其他两种方法能更有效的提高相机检校精度。

基于动态序列噪声模板的主动式像素传感器星图去噪方法

提出了一种基于动态序列噪声模板的主动式像素传感器(APS)星图去噪方法。该方法利用短时静态背景噪声与随机噪声阈值构建动态序列噪声模板,实现了对APS星图数据的去噪处理。以ZY-3卫星的APS原始星图作为实验数据进行研究,结果表明所提方法能很好地剔除条带和边缘噪声。与传统去噪处理方法相比,所提方法的星图质心提取精度提升了约12.98″;与全局阈值分割法相比,所提方法的星图质心提取精度提升了约2.16″;与静态背景噪声方法相比,所提方法的星图质心提取精度提升了约9.64″。这充分表明所提方法可有效提升APS恒星质心定位精度,适用于事后姿态处理。

亲兄弟,明算账——第七届NEC杯决赛感想

1月19日,第七届NEC杯围棋赛决赛终于在人们的期盼中拉开了大幕。打入决赛的两名棋手分别是常昊九段和刘世振六段。说起来,常昊和刘世振也算有缘,两人不但是上海老乡,年龄相近,而且同属聂卫平门下。因而,这两位棋手之争多少让人感觉有些自相残杀的味道。何况。前一轮他俩还曾结成盟友,相约共同打进决赛,但真的如愿以偿之后,这对“打虎的亲兄弟”转眼间却变成了冤家对头,真是亲兄弟明算账啊。