本發(fā)明特別涉及一種星敏感器快速標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

星敏感器是衛(wèi)星平臺(tái)用于姿態(tài)控制的關(guān)鍵部件，具有姿態(tài)測(cè)量精度高，無漂移，測(cè)量姿態(tài)連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。星敏感器的工作原理是：以恒星穩(wěn)定的光信號(hào)作為輸入，可以得到恒星在星敏感器本體坐標(biāo)系內(nèi)的精確位置，再由其內(nèi)部星表存儲(chǔ)的恒星基于地心慣性坐標(biāo)系的位置信息，可以得到星敏感器本體相對(duì)于地心慣性坐標(biāo)系的三軸姿態(tài)信息，從而得到衛(wèi)星本體相對(duì)于地心慣性系的三軸姿態(tài)信息。

在星敏感器投入使用前，需要對(duì)星敏感器的焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)以及鏡頭畸變等參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。使用標(biāo)定得到的參數(shù)，對(duì)星敏感器進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，可以有效地減小低頻誤差，提高星敏感器的精度。

現(xiàn)階段主要標(biāo)定方法是在地面實(shí)驗(yàn)室利用單星模擬器配合二維轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和標(biāo)定。星敏感器標(biāo)定測(cè)試系統(tǒng)的主要設(shè)備包括：平行光管1、高精度轉(zhuǎn)臺(tái)2和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)3，其示意圖如圖1。平行光管和二維高精度軸向轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在大理石光學(xué)平臺(tái)上，以減少外部振動(dòng)對(duì)測(cè)量過程的影響。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)分內(nèi)框和外框，星敏感器安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)框上，內(nèi)框軸隨著外框的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。星敏感器通過通訊接口將處理結(jié)果和圖像傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)上，該計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)處理。

現(xiàn)有的星敏感器標(biāo)定方法在標(biāo)定效率上存在的問題是：

a）在調(diào)整光源時(shí)，依據(jù)星點(diǎn)圖像的形狀和亮暗來判定。不定量且效率低。

b）設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡為蛇形，且沒有預(yù)標(biāo)定軌跡。不僅軌跡總路徑長(zhǎng)，而且在標(biāo)定結(jié)果不理想時(shí)，重復(fù)標(biāo)定消耗大量時(shí)間。

c）轉(zhuǎn)臺(tái)的判穩(wěn)時(shí)間為固定值T。要保證每一個(gè)軌跡點(diǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定，T的取值為所有軌跡點(diǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定時(shí)間的最大值，轉(zhuǎn)臺(tái)判穩(wěn)時(shí)間過長(zhǎng)。

d）采集質(zhì)心數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)星點(diǎn)質(zhì)心跳大點(diǎn)不進(jìn)行跳過。不僅增加了總的星點(diǎn)質(zhì)心采集次數(shù)，而且需要后期對(duì)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行剔點(diǎn)處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種星敏感器快速標(biāo)定方法，從而提高星敏感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的效率。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種星敏感器快速標(biāo)定方法，其特點(diǎn)是，包含：

S1，根據(jù)星點(diǎn)圖像的灰度信息和像元素，調(diào)整平行光管的光源，使得星敏感器能夠采集星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)；

S2，轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)星敏感器按照預(yù)設(shè)的第一軌跡進(jìn)行標(biāo)定；

S3，采集轉(zhuǎn)臺(tái)的位置信息，判斷所述的轉(zhuǎn)臺(tái)是否穩(wěn)定，若是則執(zhí)行步驟S4；

S4，采集星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)，刪除其中星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)的跳大點(diǎn)，并對(duì)刪除跳大點(diǎn)后的星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定參數(shù)計(jì)算。

所述的步驟S1具體為：

S1.1，控制所述的轉(zhuǎn)臺(tái)使得光源在星敏感器的探測(cè)器上生成的星點(diǎn)到達(dá)星敏感器視場(chǎng)中心和每個(gè)視場(chǎng)邊緣點(diǎn)；

S1.2，調(diào)整光源直到所述的星敏感器視場(chǎng)中心和視場(chǎng)邊緣點(diǎn)的星點(diǎn)飽和像元素m≤1且得到星點(diǎn)的有效像元素n≥3。

所述的轉(zhuǎn)臺(tái)為二維轉(zhuǎn)臺(tái)，其控制星敏感器繞著二維轉(zhuǎn)臺(tái)的方位回轉(zhuǎn)軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及俯仰軸做俯仰運(yùn)動(dòng)。

所述的步驟S2之前還包含：

S5，轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)星敏感器按照預(yù)設(shè)的第二軌跡進(jìn)行預(yù)標(biāo)定。

設(shè)定所述的第一軌跡為：以星敏感器視場(chǎng)中心為起始點(diǎn)，方位回轉(zhuǎn)軸和俯仰軸依次間隔轉(zhuǎn)動(dòng)一度生成運(yùn)動(dòng)軌跡。

設(shè)定所述的第二軌跡為：以星敏感器視場(chǎng)中心為起始點(diǎn)，方位回轉(zhuǎn)軸和俯仰軸依次間隔轉(zhuǎn)動(dòng)至少兩度生成運(yùn)動(dòng)軌跡。

所述的步驟S3中判斷所述的轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定為：當(dāng)連續(xù)j次轉(zhuǎn)臺(tái)的位置信息的偏差≤1/10000°時(shí)，判定轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定，其中j≥3。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，該方法在調(diào)整光源時(shí)，由星點(diǎn)的灰度值分布和有效像元數(shù)來判定，更快速精確。

第二，該方法選擇了路徑較短的回字形軌跡，且使用兩度間隔的軌跡預(yù)標(biāo)定，大大節(jié)省了標(biāo)定時(shí)間。

第三，轉(zhuǎn)臺(tái)判穩(wěn)使用了碼盤的轉(zhuǎn)臺(tái)位置信息，比每個(gè)軌跡點(diǎn)等待固定時(shí)間更效率。

第四，質(zhì)心數(shù)據(jù)的采集自動(dòng)跳過質(zhì)心跳大點(diǎn)，減小了采集質(zhì)心數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量且提高了后期標(biāo)定數(shù)據(jù)處理效率。

附圖說明

圖1為星敏感器標(biāo)定測(cè)試系統(tǒng)的俯視圖；

圖2為本發(fā)明一種星敏感器快速標(biāo)定方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

如圖2所示，一種星敏感器快速標(biāo)定方法，包含：

S1，根據(jù)星點(diǎn)圖像的灰度信息和像元素，調(diào)整平行光管的光源，使得星敏感器能夠采集星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)；

S2，轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)星敏感器按照預(yù)設(shè)的第一軌跡進(jìn)行標(biāo)定；

S3，采集轉(zhuǎn)臺(tái)的位置信息，判斷所述的轉(zhuǎn)臺(tái)是否穩(wěn)定，若是則執(zhí)行步驟S4；

S4，采集星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)，刪除其中星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)的跳大點(diǎn)，并對(duì)刪除跳大點(diǎn)后的星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定參數(shù)計(jì)算。

上述的步驟S1具體為：

S1.1，控制所述的轉(zhuǎn)臺(tái)使得光源在星敏感器的探測(cè)器上生成的星點(diǎn)到達(dá)星敏感器視場(chǎng)中心和每個(gè)視場(chǎng)邊緣點(diǎn)，具體地，調(diào)整標(biāo)定系統(tǒng)的二維轉(zhuǎn)臺(tái)，使得轉(zhuǎn)臺(tái)在相對(duì)零位（0，0）時(shí)，平行光管光源在星敏感器探測(cè)器上的像點(diǎn)坐標(biāo)為視場(chǎng)中心點(diǎn)；星敏感器視場(chǎng)為a°×a°，所以4個(gè)視場(chǎng)邊緣點(diǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)位置為（-[a/2]，-[a/2]）、（-[a/2]，[a/2]）、（[a/2]，-[a/2]）、（[a/2]，[a/2]），其中[ ]為取整函數(shù)，本實(shí)施例中a=17，則4個(gè)視場(chǎng)邊緣點(diǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)位置為（-8，-8）、（-8，8）、（8，-8）、（8，8）；

S1.2，調(diào)整光源直到所述的星敏感器視場(chǎng)中心和視場(chǎng)邊緣點(diǎn)的星點(diǎn)飽和像元素m≤1且得到星點(diǎn)的有效像元素n≥3，使用四聯(lián)通域法對(duì)采集得到的星點(diǎn)圖像進(jìn)行星點(diǎn)標(biāo)記。

上述的轉(zhuǎn)臺(tái)為二維轉(zhuǎn)臺(tái)，其控制星敏感器繞著二維轉(zhuǎn)臺(tái)的方位回轉(zhuǎn)軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及俯仰軸做俯仰運(yùn)動(dòng)。

上述的步驟S2之前還包含：S5，轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)星敏感器按照預(yù)設(shè)的第二軌跡進(jìn)行預(yù)標(biāo)定。

設(shè)定所述的第一軌跡為：以星敏感器視場(chǎng)中心為起始點(diǎn)，方位回轉(zhuǎn)軸和俯仰軸依次間隔轉(zhuǎn)動(dòng)一度生成運(yùn)動(dòng)軌跡。

設(shè)定所述的第二軌跡為：以星敏感器視場(chǎng)中心為起始點(diǎn)，方位回轉(zhuǎn)軸和俯仰軸依次間隔轉(zhuǎn)動(dòng)至少兩度生成運(yùn)動(dòng)軌跡。

轉(zhuǎn)臺(tái)從（0，0）點(diǎn)開始，使用圖3的回字形路徑，以1度為間隔生成標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡，終止點(diǎn)坐標(biāo)為（-8，8）。以相同方式間隔兩度生成預(yù)標(biāo)定軌跡，在正式標(biāo)定前使用預(yù)標(biāo)定軌跡，直到標(biāo)定精度滿足要求后使用1度間隔軌跡。

上述的步驟S3中判斷所述的轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定為：當(dāng)連續(xù)j次轉(zhuǎn)臺(tái)的位置信息的偏差≤1/10000°時(shí)，判定轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定，其中j≥3。

上述步驟S4中刪除其中星點(diǎn)質(zhì)心數(shù)據(jù)的跳大點(diǎn)為（判定采集得到的相鄰兩次質(zhì)心數(shù)據(jù)，偏差超過0.1個(gè)像素時(shí)，停止質(zhì)心坐標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，并刪除之前該軌跡點(diǎn)保存的質(zhì)心數(shù)據(jù)）。

綜上所述，本發(fā)明一種星敏感器快速標(biāo)定方法，從而提高星敏感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的效率。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。