CN110595461A - 一种高动态星光导航工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的高动态星光导航工作方法，在星敏感器高机动或切换为全天捕获工作模式时，通过缩短星敏感器的积分时间，降低了载体机动调姿时星敏感器星点拖尾的程度，提高了星点定位精度、大幅缩小了星图识别的匹配范围、缩短了星图识别时间、降低了误匹配概率；同时，依据先验姿态信息，进一步增加了识别的成功率并缩减了星图识别的时间，从而提高了星敏感器在载体机动过程中输出数据的正确性和稳定性，也能够在一定程度上提高数据更新率，进而提高星敏感器的动态性能。

Description

一种高动态星光导航工作方法

技术领域

本发明涉及天文导航技术领域，特别涉及一种高动态星光导航工作方法。

背景技术

星敏感器是一种以恒星为测量对象的高精度、高可靠性的姿态测量仪器，通常工作于载体平稳飞行的阶段，通过长积分时间探测更多的暗星进而获取较高的测量精度。而当星敏感器工作于如敏捷卫星、远程武器等高动态载体的初始入轨、机动、大角度调姿等高动态场合时，一方面，因星点成像拖尾将会导致图像信噪比和星点定位精度降低、星图识别时间及误匹配概率增加；另一方面，因相邻帧星图中星点的位置变化较大、星图识别时间的增加将导致星敏感器频繁切换工作状态，无法得到稳定的测量数据。这些对星敏感器的性能及应用工况都带来较大的影响。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种稳定性高且动态性能好的高动态星光导航工作方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种高动态星光导航工作方法，包括下述步骤：

实时检测星敏感器是工作于姿态捕获状态还是跟踪状态，若检测到所述星敏感器由跟踪状态切换至初始姿态捕获状态时，缩短所述星敏感器的积分时间；

对星表中在该积分时间下可以探测的恒星进行一次标记；

依据所述星敏感器的先验姿态信息和所述星敏感器的视场参数，确定视轴指向及星敏感器视场所覆盖的天区，在所述星表中对该天区的星进行二次标记；

经过对所述星表中恒星的两轮标记，在星图识别时，对于无法探测的暗星和不在视场覆盖天区的恒星不参与匹配识别；

通过连续帧姿态信息计算载体的三轴角速度，当载体调姿结束、趋于稳定时，重置所述星敏感器的积分时间，恢复对暗星的探测，并取消对星表中恒星的一次标记及二次标记。

本发明采用上述技术方案的优点是：

本发明提供的高动态星光导航工作方法，在星敏感器高机动或切换为全天捕获工作模式时，通过缩短星敏感器的积分时间，降低了载体机动调姿时星敏感器星点拖尾的程度，提高了星点定位精度、大幅缩小了星图识别的匹配范围、缩短了星图识别时间、降低了误匹配概率；同时，依据先验姿态信息，进一步增加了识别的成功率并缩减了星图识别的时间，从而提高了星敏感器在载体机动过程中输出数据的正确性和稳定性，也能够在一定程度上提高数据更新率，进而提高星敏感器的动态性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的高动态星光导航工作方法的步骤。

图2为本发明提供的星敏感器实际视场与虚拟视场示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为本发明实施例提供的一种高动态星光导航工作方法的步骤流程图，包括下述步骤：

步骤S110：实时检测星敏感器是工作于姿态捕获状态还是跟踪状态，若检测到所述星敏感器由跟踪状态切换至初始姿态捕获状态时，缩短所述星敏感器的积分时间。

步骤S120：对星表中在该积分时间下可以探测的恒星进行一次标记。

步骤S130：依据所述星敏感器的先验姿态信息和所述星敏感器的视场参数，确定视轴指向及星敏感器视场所覆盖的天区，在所述星表中对该天区的星进行二次标记；

步骤S140：经过对所述星表中恒星的两轮标记，在星图识别时，对于无法探测的暗星和不在视场覆盖天区的恒星不参与匹配识别；

步骤S150：通过连续帧姿态信息计算载体的三轴角速度，当载体调姿结束、趋于稳定时，重置所述星敏感器的积分时间，恢复对暗星的探测，并取消对星表中恒星的一次标记及二次标记。

本发明提供的高动态星光导航工作方法，在星敏感器高机动或切换为全天捕获工作模式时，通过缩短星敏感器的积分时间，降低了载体机动调姿时星敏感器星点拖尾的程度，提高了星点定位精度、大幅缩小了星图识别的匹配范围、缩短了星图识别时间、降低了误匹配概率；同时，依据先验姿态信息，进一步增加了识别的成功率并缩减了星图识别的时间，从而提高了星敏感器在载体机动过程中输出数据的正确性和稳定性，也能够在一定程度上提高数据更新率，进而提高星敏感器的动态性能。

以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例

在实施例中，星敏感器参数如表1所示，星敏感器视场为18°×18°，工作于高精度模式时，积分时间30ms能够探测到6.5Mv恒星，当星敏感器切换至初始姿态捕获模式时，积分时间缩短至5ms，可探测5Mv恒星。

参数	值
		视场角	18°×18°
像元空间角分辨率	44"
		探测6.5Mv恒星积分时间	30ms
探测5Mv恒星积分时间	5ms
		动态条件	5°/s

本实施例提供的一种高动态星光导航工作方法，包含以下步骤：

步骤1：实时检测星敏感器是工作于姿态捕获状态还是跟踪状态，如果检测到星敏感器由跟踪状态切换至初始姿态捕获状态时，缩短积分时间至5ms，星点运动2个像元。

可以理解，相较于30ms积分时间星点运动12.3个像元，使星点的运动尽量不超过其弥散斑尺寸，星点能量比较集中。

步骤2：对星表中亮于5Mv的恒星进行标记，全天球亮于6.5Mv的恒星约为7800颗，而亮于5Mv的恒星仅约为1600颗，不同星表中恒星数量略有差别。

步骤3：依据先验姿态信息，确定视轴指向及星敏感器视场所覆盖的天区，在星表中对该虚拟视场覆盖天区内的恒星进行二次标记。

可以理解，由于载体处于运动状态，实际的视场覆盖与先验姿态信息之间存在差异，为避免二次标记的局部星表没有覆盖星敏感器的实际工作视场，适当增大星敏感器的视场，将其定义为虚拟视场，如图2所示，假设星敏感器的实际视场参数为2w×2w，增大后的虚拟视场参数为(虚线所表示的区域)。

步骤4：经过对所述星表中恒星的两轮标记，在星图识别时，对于无法探测的暗星和不在视场覆盖天区的恒星不参与匹配识别。

可以理解，经过对星表中恒星的两轮交叉标记，局部星表的星数相较于原始星表已经大幅度减少，在星图识别时，无法探测的暗星和不在视场覆盖天区的恒星将不参与匹配识别，能够有效提高星图识别的速度；

步骤5：通过连续帧姿态信息计算载体的三轴角速度，当三轴角速度小于某一阈值，即载体调姿结束、趋于稳定时，重置星敏感器的积分时间为30ms，恢复对6.5Mv恒星的探测，并取消步骤2、步骤3中对星表中恒星的标记。

当然本发明的高动态星光导航工作方法还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (1)

1.一种高动态星光导航工作方法，其特征在于，包括下述步骤：

实时检测星敏感器是工作于姿态捕获状态还是跟踪状态，若检测到所述星敏感器由跟踪状态切换至初始姿态捕获状态时，缩短所述星敏感器的积分时间；

对星表中在该积分时间下可以探测的恒星进行一次标记；

依据所述星敏感器的先验姿态信息和所述星敏感器的视场参数，确定视轴指向及星敏感器视场所覆盖的天区，在所述星表中对该天区的星进行二次标记；

经过对所述星表中恒星的两轮标记，在星图识别时，对于无法探测的暗星和不在视场覆盖天区的恒星不参与匹配识别；

通过连续帧姿态信息计算载体的三轴角速度，当载体调姿结束、趋于稳定时，重置所述星敏感器的积分时间，恢复对暗星的探测，并取消对星表中恒星的一次标记及二次标记。