星敏感器镜头与探测面间距离自主识别方法
【专利摘要】本发明涉及一种星敏感器镜头与探测面间距离自主识别方法，利用星敏感器星点位置估算镜头与探测面间距离，其包括如下步骤：星点识别；理论星点距离与实测星点距离计算；镜头与探测面间距离计算。本发明可以在星敏感器镜头与探测面间距离发生变化后，自主识别并补偿，从而保证姿态测量精度，这将极大增强星敏感器的环境适应性，进一步拓宽星敏感器应用市场。该算法简单，易于实现，对于星敏感器其它各项功能的正常完成无影响。
【专利说明】
星敏感器镜头与探测面间距离自主识别方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种利用星敏感器星点位置估算镜头与探测面间距离的技术。
【背景技术】
[0002] 星敏感器姿态测量精度高，在空间飞行器上的应用广泛。除噪声等效角外，星敏感 器测量误差还包括低频误差，而低频误差往往是由于工作温度变化引起产品光学系统参数 变化，主要是光学镜头与探测面间距离变化造成。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种星敏感器镜头与探测面间距 离自主识别方法，通过星点位置之间的关系估算镜头与探测面间距离，从而消除光学镜头 与探测面间距离变化引起姿态测量误差，改善产品使用适应性。
[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种星敏感器镜头与探测面间距离自 主识别方法，其中，镜头与探测面间距离变化后的实际距离为：
[0006] f为通过标定得到的镜头与探测面间的初始距离；
[0007] Af为镜头与探测面间距离的变化量；
[0008] d为通过导航星库得到的任意两个星点距离的理论值；
[0009] d'为这两个星点的实际距离，其与这两个星点在距离变化后探测面上两个对应像 点间的距离相等。
[0010] 优选地，所述的任意两个星点是星敏感器视场内的任意两颗恒星。
[0011] 优选地，任意两个星点距离的理论值d，与这两个星点在距离变化前探测面上两个 对应像点间的距离相等。
[0012] 优选地，将星敏感器视场内识别出的n个星点n>l，两两组合得到nX(n-l)/2个 组，根据第j组中两个星点间距离的理论值和实际距离4和d/，计算第j组对应的镜头与探 测面间距离的变化量AfJ:
[0014]其中，j依次为l、."nX (n_l)/2,相应得到di、......dnx(n-1)/2，di'、......d' nx(n-1)/2,计 算各组Af j的均值:
[0016] 综上所述，本发明基于星点识别以及理论星点距离与实测星点距离计算，实现对 镜头与探测面间距离的计算。
[0017] 本发明采用的方法与现有技术相比，其优点和有益效果是：
[0018] 本发明所述星敏感器镜头与探测面间距离的自主识别方法，可以在星敏感器镜头 与探测面间距离发生变化后，自主识别并补偿，从而保证姿态测量精度，这将极大增强星敏 感器的环境适应性，进一步拓宽星敏感器应用市场。该算法简单，易于实现，对于星敏感器 其它各项功能的正常完成无影响。
【附图说明】
[0019] 图1是镜头与探测面距离变化前后光路图。
【具体实施方式】
[0020] 以下将结合实例对本发明作进一步说明。
[0021] 对于星点识别及理论星点距离与实测星点距离的计算，均属于星图识别范畴，本 文不赘述，以下重点说明镜头与探测面间距离的计算过程。
[0022] 如图1所示，star 1、star2为星敏感器视场内任意两颗恒星，si、s2为距离变化前原 探测面上的像点，si"、s2"为距离变化后探测面上的像点。si'、s2'是在原探测面上与si"、 s2"相对应的两点。
[0023]根据像点sl"、s2"识别出星点Starl、Star2后，通过导航星库可以得至Ijsl、s2间距 离的理论值d，通过计算si"、s2"间距离，可以得到实际距离d'，镜头与探测面间初始距离f 可以通过标定得到，镜头与探测面间距离变化量Af满足如下关系(公式1):
[0025]可以得到镜头与探测面间距离变化后的实际距离为(公式2):
[0027] 距离变化为（公式3):
[0029] 对于视场内识别出的n个星点（n>l)，可以得到nX(n-l)/2组d和d'，即ch…… dnX(n-l)/2,dl，......d ' nX(n-1)/2，通过上述公式得到Af 1......AfnX(n-1)/2，最终得到镜头与探测 面间距离变化量Af的均值(公式4):
[0031] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1. 一种星敏感器镜头与探测面间距离自主识别方法，其特征在于， 镜头与探测面间距离变化后的实际距离为：其中，f为通过标定得到的镜头与探测面间的初始距离； Af为镜头与探测面间距离的变化量； d为通过导航星库得到的任意两个星点距离的理论值； d'为这两个星点的实际距离，其与这两个星点在距离变化后探测面上两个对应像点间 的距离相等。2. 如权利要求1所述的星敏感器镜头与探测面间距离自主识别方法，其特征在于，所述 的任意两个星点是星敏感器视场内的任意两颗恒星。3. 如权利要求1所述的星敏感器镜头与探测面间距离自主识别方法，其特征在于，任意 两个星点距离的理论值d，与这两个星点在距离变化前探测面上两个对应像点间的距离相 等。4. 如权利要求1所述的星敏感器镜头与探测面间距离自主识别方法，其特征在于，将星 敏感器视场内识别出的η个星点η>1，两两组合得到nX(n-l)/2个组，根据第j组中两个星 点间距离的理论值和实际距离山和山'，计算第j组对应的镜头与探测面间距离的变化量Λ fj：其中，j依次为 1、···!!X (n-1 )/2，相应得到di、......dnx(n-1)/2，di'、......d'nx( n-1)/2，计算各 组Afj的均值& :
【文档编号】G01C21/02GK105928510SQ201610554365
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】吴德安, 周胜良, 高四宏, 李正军, 于梅, 於伟民, 黄卫东
【申请人】上海航天控制技术研究所