CN103759728B - 空间立体角准均匀分布导航星表划分方法 - Google Patents

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Abstract

空间立体角准均匀分布导航星表划分方法属于卫星自主导航技术领域。现有内接正方体法对导航星表的划分不够均匀。本发明通过将天球球面划分为若干个子块来划分导航星表，其特征在于，在赤纬方向上自天球赤道向天球北极或者天球南极按角度ψ将天球球面划分为n个部分，n为整数，第1至第n‑1个部分为球面环带形，第n个部分为球冠形；所述第1至第n‑1个球面环带形部分依次按角度沿赤经方向划分，并且：所述第1至第n‑1个球面环带形部分分别被划分为空间立体角为ωn的若干个子块，并且：所述第n个球冠形部分作为1个子块，或者沿赤经方向等分为2～4个子块。

Description

空间立体角准均匀分布导航星表划分方法
技术领域
本发明涉及一种空间立体角准均匀分布导航星表划分方法，属于卫星自主导航技术领域。
背景技术
导航星检索方法需要遍历整个导航星表，检索效率非常低。为了提高导航星检索效率，现有技术将天球球面划分成若干子块，也就是划分导航星表，导航时只需检索临近子块内的导航星即可，检索效率大幅提高。内接正方体法是一种导航星表的划分方法。该方法在天球内内接正方体，如图1所示，正方体的8个顶点与天球球面相交于8点，将该8点中两两相邻的点用弧线相连，这样的弧线共有12条，该12条弧线将天球球面分成6个区域。该方法进一步将立方体的每个表面划分成N×N个正方形，自天球球心O经过所述各正方形的四个顶点做射线，这些射线与天球球面相交，与各正方形相对应，天球球面被划分为若干子块，整个天球球面被划分为6×N×N个子块，完成导航星表的划分，如图2所示。然而，虽然所述内接正方体法将立方体的每个表面做了均匀划分，但是，在此基础上对天球球面的划分却是不均匀的，也就是所述各子块大小不同，每个子块的空间立体角不同，导航星表均匀性差，这种不同在实际的天文导航过程中十分明显，这是因为当星敏感器光轴指向天极附近或者指向内接正方体的8个顶点附近时，所涉子块空间立体角相差近5.2倍，需要导航的行进物体如人造地球卫星所处空间位置不同，能够参照的导航星的数量及分布不同，影响星图识别成功率和速率。
发明内容
为了提高导航星表划分均匀性，我们发明了一种空间立体角准均匀分布导航星表划分方法。
本发明之空间立体角准均匀分布导航星表划分方法通过将天球球面划分为若干个子块来划分导航星表，其特征在于，如图3所示，在赤纬方向上自天球赤道向天球北极或者天球南极按角度ψ将天球球面划分为n个部分，n为整数，第1至第n-1个部分为球面环带形，第n个部分为球冠形；所述第1至第n-1个球面环带形部分依次按角度沿赤经方向划分，并且：
所述第1至第n-1个球面环带形部分分别被划分为空间立体角为ωn的若干个子块，并且：
所述第n个球冠形部分作为1个子块，或者沿赤经方向等分为2～4个子块。
在技术效果方面本发明有如下表现。设ψ=15°，n=6，第6个球冠形部分沿赤经方向等分为4个子块，则天球球面总共被划分为202个子块。由所述公式（1）、（2）得到第1至第5个球面环带形部分每个部分被划分后的每个子块的空间立体角ω1～ω5，借用所述公式（1）、（2）得到第6个球冠形部分被划分后的每个子块的空间立体角ω6，结果如下表所示：
空间立体角（ωn） 球面度（sr）
ω6 0.0535
ω5 0.0523
ω4 0.0587
ω3 0.062
ω2 0.0659
ω1 0.0678
可见在202个子块中最大子块和最小子块的空间立体角ωn仅相差22.86％，由此可知按照本发明之方法划分导航星表，其均匀性相对现有内接正方体法大幅提高。在实际工程应用中，按照本发明之方法，可根据星敏感器实际视场大小，对天球进行不同尺寸的划分；如果已知星敏感器光轴指向的方向向量，可快速搜索到其所在子块及邻近的子块。采用所划分的导航星表，能够实现从初始姿态到某邻域内导航星的快速检索。
附图说明
图1是按内接正方体法划分天球示意图。图2是按内接正方体法划分天球的一个具体步骤示意图。图3是按本发明之空间立体角准均匀分布导航星表划分方法划分天球示意图，该图同时作为摘要附图。
具体实施方式
本发明之空间立体角准均匀分布导航星表划分方法通过将天球球面划分为若干个子块来划分导航星表，如图3所示，在赤纬方向上自天球赤道向天球北极或者天球南极按角度ψ将天球球面划分为n个部分，n为整数，第1至第n-1个部分为球面环带形，第n个部分为球冠形；所述第1至第n-1个球面环带形部分依次按角度沿赤经方向划分，并且：
所述第1至第n-1个球面环带形部分分别被划分为空间立体角为ωn的若干个子块，并且：
所述第n个球冠形部分作为1个子块，或者沿赤经方向等分为2～4个子块。
下面举例说明本发明之方法。设ψ=15°，n=6，第6个球冠形部分沿赤经方向等分为4个子块，则天球球面总共被划分为202个子块。由所述公式（1）、（2）得到第1至第5个球面环带形部分每个部分被划分后的每个子块的空间立体角ω1～ω5，借用所述公式（1）、（2）得到第6个球冠形部分被划分后的每个子块的空间立体角ω6，结果如下表所示：
空间立体角（ωn） 球面度（sr）
ω6 0.0535
ω5 0.0523
ω4 0.0587
ω3 0.062
ω2 0.0659
ω1 0.0678
可见在202个子块中最大子块和最小子块的空间立体角ωn仅相差22.86％，由此可知按照本发明之方法划分导航星表，其均匀性相对现有内接正方体法大幅提高。

Claims (1)

1.一种空间立体角准均匀分布导航星表划分方法，通过将天球球面划分为若干个子块来划分导航星表，其特征在于，在赤纬方向上自天球赤道向天球北极或者天球南极按角度ψ将天球球面划分为n个部分，n为整数，第1至第n-1个部分为球面环带形，第n个部分为球冠形；所述第1至第n-1个球面环带形部分依次按角度沿赤经方向划分，并且：
所述第1至第n-1个球面环带形部分分别被划分为空间立体角为ωi的若干个子块，并且：
所述第n个球冠形部分作为1个子块，或者沿赤经方向等分为2～4个子块。
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