星敏感器模型参数分析与校准方法研究 被引量：21

1

作者 郝雪涛 张广军 江洁 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期5-8,共4页

以星内角统计偏差为校准精度评价指标,分析了高解析度面阵 CMOS 星敏感器模型中主要参数,得出焦距对精度影响最大,畸变次之,主点位置影响最小。由此提出了一种星敏感器校准方案,利用高精度 2 维轴向转台和单星星光模拟器采集数据,采用... 以星内角统计偏差为校准精度评价指标,分析了高解析度面阵 CMOS 星敏感器模型中主要参数,得出焦距对精度影响最大,畸变次之,主点位置影响最小。由此提出了一种星敏感器校准方案,利用高精度 2 维轴向转台和单星星光模拟器采集数据,采用最小二乘参数估计算法计算主点焦距偏差,并且用 10 参数的二维多项式基函数拟合焦平面畸变。仿真结果表明在 0.03 像素误差的噪声水平下该方案能够达到 1″精度,可以满足现代空间飞行器的高精度姿态测量要求。 展开更多

关键词 星敏感器 几何校准 最小二乘算法 焦平面畸变

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基于机器学习的大视场星敏感器畸变在轨标定技术 被引量：5

2

作者 刘源 谢睿达 +1 位作者 赵琳 郝勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期275-283,共9页

随着遥感卫星在轨任务复杂性的不断提升,对卫星定姿精度的要求也不断提高。星敏感器是星上精度最高的姿态敏感器,因而其在轨标定是提高定姿精度的有效手段。由于大视场星敏感器的镜头畸变复杂,目前广泛采用的基于星对角距的最小二乘法... 随着遥感卫星在轨任务复杂性的不断提升,对卫星定姿精度的要求也不断提高。星敏感器是星上精度最高的姿态敏感器,因而其在轨标定是提高定姿精度的有效手段。由于大视场星敏感器的镜头畸变复杂,目前广泛采用的基于星对角距的最小二乘法存在一定局限性。因此提出一种基于机器学习的星敏感器在轨标定算法,该方法结合机器学习预测建模思想,通过构造特征建立镜头畸变模型,并结合主成分分析方法进行冗余特征的消除,最后从星角距和模型泛化能力两方面对标定效果进行评价。仿真结果表明:算法对镜头畸变程度较大的星敏感器有良好的校正效果,标定精度始终能保持在0.8″内,与目前几种主流算法相比,具有精度高,鲁棒性好等优点。 展开更多

关键词 标定 星敏感器 光学系统 畸变 机器学习 主成分分析

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CMOS星敏感器图像驱动及实时星点定位算法 被引量：9

3

作者 郝雪涛 江洁 张广军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期381-384,共4页

利用CMOS图像传感器技术的低功耗和开发简单等优点,设计了新型CMOS星敏感器的图像采集驱动电路.该电路设计以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,配以静态存储器和并口通讯功能,实现了图像的采集、存储和输出.同时根据4连通域图像分割的原理,... 利用CMOS图像传感器技术的低功耗和开发简单等优点,设计了新型CMOS星敏感器的图像采集驱动电路.该电路设计以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,配以静态存储器和并口通讯功能,实现了图像的采集、存储和输出.同时根据4连通域图像分割的原理,在FPGA内部设计了一个数字电路模块,以实现该星敏感器的实时星点定位功能.该模块由于采用了流水线结构,可以和图像采集同步完成星点质心定位算法,减少了向星敏感器数据处理单元中的精简指令集计算机(RISC)的数据传输量和RISC进行星图跟踪和识别的工作量,提高了星敏感器的总体工作性能.对比软件处理结果,对星敏感器的图像采集和质心算法硬件电路进行了验证. 展开更多

关键词 传感器 图像采集 数字电路 质心

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基于星点质心运动轨迹模糊星图退化参数估计 被引量：5

4

作者 廖育富 钟建勇 陈栋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期3162-3167,共6页

当运动角速度超过允许的最大角速度时,星敏感器工作在动态环境下,星点的灰度特征将不再呈高斯分布,这将影响质心计算的精度。给出了在角速度的影响下星点质心运动轨迹的解析解,并结合曝光时间短的特点,对轨迹的参数方程进行简化并通过... 当运动角速度超过允许的最大角速度时,星敏感器工作在动态环境下,星点的灰度特征将不再呈高斯分布,这将影响质心计算的精度。给出了在角速度的影响下星点质心运动轨迹的解析解,并结合曝光时间短的特点,对轨迹的参数方程进行简化并通过仿真分析验证了其精确性。分析了退化星点灰度分布特征,并结合星点质心运动轨迹方程提出基于质心运动轨迹对星图的退化参数进行估计的方法。通过仿真实验,完成了对退化长度及退化方向的估计,对退化长度的估计误差不超过0.8个像素,对退化方向的估计误差不超过2°,并证实了该方法能有效提高质心计算精度。 展开更多

关键词 星敏感器 动态环境 退化长度 退化方向 运动轨迹

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LXJ-70型精密离心机 被引量：5

5

作者 龙祖洪 熊磊 +2 位作者 邢馨婷 徐永 董雪明 《航空计测技术》 2001年第5期10-14,共5页

精密离心机是用于惯导加速度计校准的重要设备之一 ,本文介绍了最新研制的 L XJ-70型精密离心机组成部分、分系统的设计方法。

关键词 LXJ-70型 惯导加速度计 组成部分 设计 关键技术 武器系统 惯性导航仪 校准设备 精密离心机

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星敏感器内参数标定误差研究 被引量：3

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作者 刘宇 戴东凯 +2 位作者 伏思华 马丽衡 王省书 《光学与光电技术》 2017年第6期77-83,共7页

星敏感器是一种高精度姿态测量设备,被广泛应用于航天、航空、舰船等领域,其性能主要取决于内参数的标定精度。选用何种标定方法完成内参数的标定以及如何提高内参数的标定精度是星敏感器实现高精度姿态测量的关键。针对现有的依赖姿态... 星敏感器是一种高精度姿态测量设备,被广泛应用于航天、航空、舰船等领域,其性能主要取决于内参数的标定精度。选用何种标定方法完成内参数的标定以及如何提高内参数的标定精度是星敏感器实现高精度姿态测量的关键。针对现有的依赖姿态解算的标定方法与不依赖姿态解算的标定方法进行了相应研究,通过采用网格状星图分析了两类标定方法的噪声特性,同时对比研究了两类标定方法在不同星点数目、不同星点分布下的标定情况。仿真结果表明:星点数目越多内参数的标定精度越高,星点分布越均匀内参数的标定精度越高,且在同等情况下依赖姿态解算的标定方法的精度要优于不依赖姿态解算的标定方法。 展开更多

关键词 星敏感器 标定 成像模型 噪声特性 星点分布

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只有利用GPS才能满足北约战斗战斗机训练中心的测量要求 被引量：1

7

作者 Hoof.,CE 张纪生 《飞行器测控技术》 1993年第4期1-5,共5页

关键词 GPS 歼击机 测量

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天文导航理论在捷联式静电陀螺找北仪中的应用

8

作者 陈家斌 陆恺 《导航》 1993年第4期92-101,共10页

关键词 天文导航 静电陀螺 找北仪 方位角

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GPS的应用

9

作者 栗恒义 《导航与雷达动态》 1996年第1期10-16,共7页

关键词 导航设备 GPS DGPS 飞机 船舶

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基于自适应权重平差的高精度星相机定姿算法

10

作者 翁丽丹 曾国强 《光学学报》 北大核心 2025年第12期237-247,共11页

针对传统单帧星图定姿算法存在的观测矢量精度低、权值分配固定的问题,提出一种基于单帧星图信息的自适应权重平差姿态确定算法。首先,引入自适应阈值机制,通过分析不同工况下星图的噪声水平自适应调整阈值,剔除低质量星点信息;其次,建... 针对传统单帧星图定姿算法存在的观测矢量精度低、权值分配固定的问题,提出一种基于单帧星图信息的自适应权重平差姿态确定算法。首先,引入自适应阈值机制,通过分析不同工况下星图的噪声水平自适应调整阈值,剔除低质量星点信息;其次,建立基于角距误差的精度评估体系,利用视场内的多星观测数据交叉验证,对观测权重进行最优分配;最后,建立多恒星拓扑关联模型,利用视场内的冗余观测建立约束方程,通过平差修正观测误差,根据修正后的观测矢量及分配权重实现单帧星图的高精度定姿。利用武汉一号卫星星相机在轨任务期间的实拍星图进行测试,结果表明:基于多次任务数据,所提算法求解得到的两个星相机光轴夹角精度均优于0.5″,与QUEST(Quaternion Estimator)算法相比精度平均提高52.2%,为实现星相机亚角秒级定姿提供一种有效方法。 展开更多

关键词 星相机 自适应权重 迭代平差 姿态确定

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基于三次样条拟合插值的高精度质心定位方法 被引量：17

11

作者 刘杰 张耿 +3 位作者 冯向朋 张智南 李思远 胡炳樑 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期124-130,共7页

通过对质心法、曲面拟合法两类质心定位算法的优劣势进行分析,提出结合两类定位算法优势的基于三次样条拟合插值的高精度质心定位算法,并指出其实现双重定位误差抑制的原理。通过仿真实验,对比不同信噪比下传统质心法与所提算法的定位误... 通过对质心法、曲面拟合法两类质心定位算法的优劣势进行分析,提出结合两类定位算法优势的基于三次样条拟合插值的高精度质心定位算法,并指出其实现双重定位误差抑制的原理。通过仿真实验,对比不同信噪比下传统质心法与所提算法的定位误差,发现基于三次样条拟合插值的质心定位误差均明显小于传统质心法。当信噪比为20 dB时,基于三次样条拟合插值的质心定位误差方均根误差仅为0.003 pixel。通过真实仪器测量的星点图像,再次验证了所提算法的有效性。基于三次样条拟合插值的高精度质心定位算法可有效抑制定位误差,具有较好的抗噪性,不依赖特定星点模型,适用范围较广。 展开更多

关键词 测量 星点检测 星敏感器 质心定位 双重误差抑制 三次样条拟合插值

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大视场星敏感器标定技术研究 被引量：25

12

作者 贺鹏举 梁斌 +1 位作者 张涛 杨君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期192-198,共7页

大视场星敏感器光学系统,由于畸变量较大,在轨标定过程中,直接采用最小二乘最优估计(LMS)或扩展卡尔曼滤波方法(EKF)无法精确求解其标定参数。在深入分析星敏感器测量误差因素的基础上,对考虑畸变和不考虑畸变两种情况的在轨标定结果进... 大视场星敏感器光学系统,由于畸变量较大,在轨标定过程中,直接采用最小二乘最优估计(LMS)或扩展卡尔曼滤波方法(EKF)无法精确求解其标定参数。在深入分析星敏感器测量误差因素的基础上,对考虑畸变和不考虑畸变两种情况的在轨标定结果进行了仿真对比;指出了标定焦距之前需先标定光学畸变的必要性,并介绍了4种可用于在轨校正光学畸变的方法;提出先标定主点偏差,再标定光学畸变参数,最后标定焦距的标定方法。仿真结果表明,可以采用像面旋转法求取主点偏差,利用高阶多项式方法求取光学畸变参数,畸变校正后,采用LMS和EKF标定算法估计焦距,标定精度达到了3.1μm和2.2μm。对100幅模拟星图处理后,星间角距统计偏差约为传统在轨标定方法的1/10～1/8。 展开更多

关键词 光学器件 星敏感器 标定 控制点 光学畸变

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星敏感器标定方法研究 被引量：39

13

作者 钟红军 杨孟飞 卢欣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1343-1348,共6页

星敏感器标定是对其内部各种参数的估计,能有效减小星敏感器的系统误差,提高其姿态输出精度。根据待定系数标定和内部参数标定参数的不同,建立了星敏感器标定参数模型。并针对不同标定模型,分别介绍了各种标定参数的地面标定方法和计算... 星敏感器标定是对其内部各种参数的估计,能有效减小星敏感器的系统误差,提高其姿态输出精度。根据待定系数标定和内部参数标定参数的不同,建立了星敏感器标定参数模型。并针对不同标定模型,分别介绍了各种标定参数的地面标定方法和计算方法。在分析现有在轨标定方法、比较在轨标定和地面标定的差别的基础上,重点分析了星敏感器焦距和主点等内部参数的在轨标定方法,采用扩展卡尔曼滤波对在轨星图进行处理。仿真结果表明,焦距和主点估计值的扩展卡尔曼方法较最小二乘估计法,其收敛速度快、稳定性好且精度高,在5000幅星图后输出即可稳定,可有效去除星点随机误差影响,提高标定精度。 展开更多

关键词 光学器件 星敏感器 标定 模型

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高精度星敏感器光学系统误差分析 被引量：25

14

作者 孙婷 邢飞 尤政 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期253-261,共9页

在对影响星敏感器精度的误差源做出权重分析和比较的基础上,提出一种基于蒙特卡罗模拟的星敏感器精度误差分析方法,避免冗长和繁琐的理论推导,直观且系统地分析了星敏感器误差传播关系,建立星敏感器误差传播模型,为星敏感器的优化设计... 在对影响星敏感器精度的误差源做出权重分析和比较的基础上,提出一种基于蒙特卡罗模拟的星敏感器精度误差分析方法,避免冗长和繁琐的理论推导,直观且系统地分析了星敏感器误差传播关系,建立星敏感器误差传播模型,为星敏感器的优化设计、标定补偿提供依据和准则,通过仿真验证误差传播模型及误差分析方法的准确性,为高精度星敏感器的设计制造提供重要基础和保证。 展开更多

关键词 光学器件 误差模型 光学系统参数 星敏感器精度 蒙特卡罗方法

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星光观测蒙气差补偿技术 被引量：11

15

作者 王海涌 林浩宇 周文睿 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期7-12,共6页

为了消除大气内观星时蒙的影响,提高载体定姿精度,提出了一种蒙气差补偿算法。首先给出了补偿过程涉及的姿态转移矩阵,并完成了相关矢量坐标映射变换;接着在星敏感器坐标系内,用两矢量内积法求得视天顶距;最后利用几何公式列出了以真星... 为了消除大气内观星时蒙的影响,提高载体定姿精度,提出了一种蒙气差补偿算法。首先给出了补偿过程涉及的姿态转移矩阵,并完成了相关矢量坐标映射变换;接着在星敏感器坐标系内,用两矢量内积法求得视天顶距;最后利用几何公式列出了以真星光矢量投影点估计位置为未知量的方程组,作为星敏感器任意姿态下蒙气差补偿算法模型。在没有任何误差的条件下对模型有效性进行了仿真,10-6 pixel量级的位置估计精度表明了算法的有效性。加入不同量级的陀螺漂移误差进行了仿真,给定的漂移误差对于蒙气差补偿模型的估计精度影响甚微,仿真结果表明在捷联载体存在一定姿态误差的前提下,蒙气差补偿模型也是适用的,补偿后的星像坐标用以实现星光姿态确定,并进一步对陀螺漂移完成补偿。 展开更多

关键词 大气光学 蒙气差 星敏感器 天文导航 姿态

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太阳杂光噪声下星敏感器星像点质心定位方法 被引量：3

16

作者 王海涌 华伟 +1 位作者 徐皓 徐源 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期137-145,共9页

为了保障太阳杂光干扰下星像点质心定位的精度,本文提出了一种去阈值和杂光斜面噪声的质心定位新方法。首先,在星像点窗口内将太阳杂光灰度噪声建模为一个斜面。针对质心定位新方法,推导关于杂光斜面模型各参数估计误差的质心定位误差... 为了保障太阳杂光干扰下星像点质心定位的精度,本文提出了一种去阈值和杂光斜面噪声的质心定位新方法。首先,在星像点窗口内将太阳杂光灰度噪声建模为一个斜面。针对质心定位新方法,推导关于杂光斜面模型各参数估计误差的质心定位误差分析公式,尤其是关于开窗大小的函数关系。然后,基于窗口边缘像素给出杂光斜面模型的最小二乘参数估计公式。最后,采用传统的灰度重心法、去阈值灰度重心法和所提方法进行质心定位仿真测试,结果表明,所提方法的精度比传统灰度重心法和去阈值质心法的精度分别提高了2倍和15倍,是太阳杂光干扰下星像点质心定位的有效方法,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 测量 星敏感器 太阳杂光 阈值 星图预处理 质心定位 灰度重心法 最小二乘法

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CCD星敏感器参考立方体法线的多方位天文标定

17

作者 苗育红 张毅 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期729-734,共6页

针对CCD星敏感器的姿态方位传递误差,提出一种参考立方体法线的多方位天文标定最优估计方法。该方法基本思想为:在包含标定点天顶矢量的大圆内绕镜面法线进行多次测量,由所得姿态矩阵获得镜面法线方向的最优估计。文中构造了镜面法线估... 针对CCD星敏感器的姿态方位传递误差,提出一种参考立方体法线的多方位天文标定最优估计方法。该方法基本思想为:在包含标定点天顶矢量的大圆内绕镜面法线进行多次测量,由所得姿态矩阵获得镜面法线方向的最优估计。文中构造了镜面法线估计的损失函数,并证明使该损失函数取得最小值的解是一个三阶矩阵最小特征值对应的特征向量,该三阶矩阵由测量所得姿态矩阵构造而成。分析表明,在测量噪声满足正态分布的假设下,该最优估计为镜面法线的极大似然估计。理论分析及仿真实验表明:最优估计算法计算精度高,算法简单并可自校验,具有实用价值。 展开更多

关键词 星敏感器 标定 最优估计 极大似然估计

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菲涅尔透镜光学助降器检测校准方法研究

18

作者 孙颖 左勇 柬小梅 《科技成果管理与研究》 2017年第5期92-92,F0003,共2页

统计数据表明，舰载机百分之八十的事故都是在着舰过程中发生的。鉴于舰载机着舰过程的高难度和高风险性，母舰上需要-套完备的着舰引导系统，引导舰载机沿跑道中线以一定的降落角度和高度，并以合适的姿态和速度安全降落在母舰甲板上... 统计数据表明，舰载机百分之八十的事故都是在着舰过程中发生的。鉴于舰载机着舰过程的高难度和高风险性，母舰上需要-套完备的着舰引导系统，引导舰载机沿跑道中线以一定的降落角度和高度，并以合适的姿态和速度安全降落在母舰甲板上。这不仅要求着舰引导系统自身具有准确的方位、距离、姿态的测控能力和高可靠性，还需要有可行的测试计量方法和准确的检测校准设备作为保证。 展开更多

关键词 校准设备 菲涅尔透镜 检测 着舰引导系统 光学 舰载机 高可靠性 测控能力

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一种基于姿态关联帧的星敏感器标定方法 被引量：8

19

作者 刘宇 戴东凯 +2 位作者 马丽衡 伏思华 王省书 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期332-339,共8页

提出了一种基于姿态关联帧的星敏感器标定方法,该方法通过外场天文观测即可实现标定。首先,利用与星敏感器捷联安装的陀螺组合体提供的高精度角度信息,实现了多帧星图的关联叠加,然后构建多帧星图之间恒星与像点的成像映射模型,最后采... 提出了一种基于姿态关联帧的星敏感器标定方法,该方法通过外场天文观测即可实现标定。首先,利用与星敏感器捷联安装的陀螺组合体提供的高精度角度信息,实现了多帧星图的关联叠加,然后构建多帧星图之间恒星与像点的成像映射模型,最后采用最小二乘法实现了星敏感器内参数的全局优化。仿真结果表明,相比基于星角距的标定方法,所提方法标定精度更高、稳健性更佳,且能同时标定出星敏感器相对陀螺组合体的安装矩阵,因此其适用于船载和机载惯性/天文组合导航系统的参数标定。 展开更多

关键词 传感器 星敏感器标定 姿态关联 安装矩阵

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基于星点像重采样的星敏感器高精度质心算法 被引量：13

20

作者 曹阳 李保权 +1 位作者 李海涛 桑鹏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期125-133,共9页

传统的质心算法面临着光学像差和随机噪声对质心位置提取精度影响很难减小的问题。为了解决这一问题,对星敏感器所成星点像进行分析,结合星敏感器光学系统的调制传递函数和图像传感器像素频率响应特性,提出了一种基于星点像重采样的星... 传统的质心算法面临着光学像差和随机噪声对质心位置提取精度影响很难减小的问题。为了解决这一问题,对星敏感器所成星点像进行分析,结合星敏感器光学系统的调制传递函数和图像传感器像素频率响应特性,提出了一种基于星点像重采样的星敏感器质心定位算法。根据夫琅禾费衍射理论计算出离焦光学系统的点扩展函数,并对重采样质心算法的系统误差分布进行仿真,结果显示,该算法在不同像差条件下的系统误差均方根都小于0.01 pixel。用星敏感器产品进行了质心提取系统误差测量实验,重采样质心算法的系统误差为0.008 pixel,相比传统正弦曲线补偿方法的精度提高了66%。仿真和实验结果表明:基于星点像重采样的质心算法精度高,受光学系统像差的影响小,是提高星敏感器测量精度的一种有效方法。 展开更多

关键词 测量 星敏感器 质心定位 星点像重采样 频域分析

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