基于星敏感器的星图识别算法.pdf

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for
the Degree for the Master of Engineering




Star Map Recognition Algorithm Based on
the Star Sensor



Candidate : Sun Zhongwei
Major : Circuit and System
Supervisor : Assoc. Prof. Zou Taoping



Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P. R. China
Jan, 2013
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的
研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人
或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已
在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:

日期: 年月日

学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借
阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进
行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密£,在年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密£。
(请在以上方框内打“√”)

学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
近几年来,随着我国空间科学的发展,对飞行器姿态确定系统的实时性、精度以
及可靠性的要求越来越高,而我国目前已有的姿态确定系统大都存在或多或少的缺
点,在实时性方面,大都存在姿态输出率较低,当前我国较先进的星敏感器姿态控
制系统姿态输出率大约为 1Hz 左右在精度方面,其所能提供的视轴指向精度基本维
持在 10 个角秒以内;可靠性方面,当前大多数基于星敏感器的姿态确定系统大都工
作在天赤道恒星较多的地方,在高赤纬天体较少地区的识别率下降非常迅速,且对
星图内恒星的数量有一定的要求,目前各种算法也是有较多缺点。
本文从实际星敏感器系统目前存在的问题出发,寻求一种超高实时性、精度以及
可靠性的姿态确定系统,这对改善目前飞行器姿态确定具有重大意义。在实时性方
面,首先通过提高姿态确定系统自身硬件方面的条件,以此来提高整个系统的处理
速度,其次通过改善识别算法,来解决目前星图识别算法占用大量时间的情况;在
精度方面,D 高像素位的星敏感器,以此提高在星图中确定星点的
位置,其次通过改善星图识别算法以及构建导航星库来提高识别的精度等;在可靠
性方面,主要通过算法的改进来解决目前星图识别算法所不能解决问题,以此来提
高整个系统的可靠性。
本文结合目前实际情况设计了一种以 DSP D 星敏感器的软
硬件系统,并在前人基础上设计了一种较为高效率的圆形压缩星图识别算法与导航
星库构建方法,以此将姿态控制系统的姿态输出实时性提高到 8HZ,系统精度提高
到 8 角秒以内,系统星图识别提高到 %等。
关键词:姿态确定星图识别星敏感器导航星库姿态控制
I
华中科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
In recent years, with the development of China's space science, the aircraft attitude
determination system in real-time, accuracy and reliability of the increasingly high
demand, while China's current attitude determination system are more or less
disadvantages, in real-time, most of the state output rate is low, the current our country is
advanced star sensor attitude control system attitude output rate is