基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法和系统

本发明涉及星敏感器，特别涉及一种基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法和系统。

背景技术：

1、星敏感器是航天器自主姿态测量的重要技术手段和核心产品，已在各类卫星、飞船、深空探测器等航天领域得到了非常广泛的应用。但是大气层内的应用环境和空间环境存在非常大的差异，白天强烈的天空背景辐照是阻碍星敏感器在大气层内应用的最大难题。

2、现有技术中，白天星敏感器成像系统通过微透镜实现视场选通的功能，同时利用微透镜下方配备的微开关阵列达成微透镜视场的快速选通，实现能够在白天强烈天光背景下进行星图识别的全天时星敏感器；专利（公开号：cn113670299a）一种用于星敏感器的串行并行组合式视场选通成像方法”提出了一种全天时星敏感器串行/并行组合式视场选通成像工作模式，解决串行选通速度慢，导致的星点图像之间存在延时的问题，同时也提出了解决并行选通图像压缩、混叠问题的方法。然而，现有技术还存在以下问题：现有技术提出的方法是利用前后两帧中星点的组合匹配，并利用前一时刻的姿态信息来进行筛选，从而排除错误的组合，该方法所需要的匹配时间较长，实时性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法和系统，克服现有解混叠方法匹配时间长，实时性较差的问题，本发明的方法使用组合工作模式进行图像采集，在并行工作模式采集到的图像处理中，采用本专利提出的方法，能够利用相邻两帧之间星点在图像上的位移量来判断不同星点之间的相对位置关系，再根据微开关的开合状态，可以建立二次像面中星点与选通视场之间的一一对应关系，达到星点解混叠的目的。相较于现有技术中提到的解混叠方法，本发明的方法能够更快速的实现星点解混叠的目的，实时性更好。

2、本发明由下述技术方案实现：

3、本发明的第一方面公开了一种基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法，包括如下步骤：

4、步骤s100，计算星敏感器运动前后二次像面中两星点坐标的位移量差值；

5、步骤s200，计算星敏感器运动前后虚拟一次像面上两星点的位移量差值；

6、步骤s300，结合二次像面和虚拟一次像面的星点位移量差值，计算星点之间的相对位置关系，进行星点解混叠操作。

7、进一步的，所述步骤s100包括：

8、步骤s110，得到两星点在二次像面上的方向的位移量变化差值以及方向的位移量变化差值的关系；

9、步骤s120，根据全天时星敏感器视场选通成像原理，得到虚拟一次像面星点物理坐标与二次像面星点像素坐标的关系；

10、步骤s130，根据所述的两星点在二次像面上的方向的位移量变化差值以及方向的位移量变化差值的关系，以及虚拟一次像面星点物理坐标与二次像面星点像素坐标的关系，得到一次像面的位移量变化差值、与星点二次像面的位移量变化差值、的关系。

11、进一步的，所述步骤s200包括：

12、步骤s210，得到恒星的星矢量与其在虚拟一次像面的物理坐标之间的关系；

13、步骤s220，恒星从时刻运动到时刻，得到其在虚拟一次像面上产生的方向的位移变化量以及方向的位移变化量；

14、步骤s230，将星敏感器从时刻到时刻的运动分解为依次绕轴旋转、绕轴旋转、绕轴旋转运动的叠加。

15、进一步的，所述步骤s300包括：根据从时刻到时刻之间星点在二次像面的位移量，确定时刻星点在虚拟一次像面的相对位置关系；结合多个相对位置关系就可以得到虚拟一次像面中所有星点的相对位置关系。

16、进一步的，所述步骤s300中，假设二次像面中存在三个星点，分别为、、，通过相邻两帧中二次像面上这三个星点的位移量关系，得到前一帧中星点在虚拟一次像面的相对位置关系，根据时刻时星敏感器微开关的开合状态，得到时刻时，星敏感器的视场选通情况，得到匹配关系，实现二次像面中的星点与微透镜视场一一对应，实现星点解混叠。

17、本发明还涉及一种基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠系统，包括：

18、位移量差值计算模块一，用于计算星敏感器运动前后二次像面中两星点坐标的位移量差值；

19、位移量差值计算模块二，用于计算星敏感器运动前后虚拟一次像面上两星点的位移量差值；

20、星点解混叠模块，用于结合二次像面和虚拟一次像面的星点位移量差值，计算星点之间的相对位置关系，进行星点解混叠操作。

21、本发明还涉及一种电子设备，所述电子设备包括：

22、至少一个处理器；以及，

23、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

24、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的方法。

25、本发明还涉及一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行所述的方法。

26、本发明的技术方案能实现如下有益的技术效果：

27、本发明能够在短时间内实现星点解混叠，将星点与选通视场进行一一对应，并且计算方法简单，无需进行多次匹配就能够实现算法目的，可以保证算法的实时性，且计算准确率较高，按照目前的仿真验证效果来看，算法成功率可以达到97%以上，本发明提出了一种更加快速的星点解混叠方法，具有更好的实时性。

技术特征：

1.一种基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s100包括：

3.根据权利要求2所述的基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法，其特征在于，所述步骤s200包括：

4.根据权利要求3所述的基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法，其特征在于，所述步骤s300包括：根据从时刻到时刻之间星点在二次像面的位移量，确定时刻星点在虚拟一次像面的相对位置关系；得到虚拟一次像面中多个星点两两之间的相对位置关系；结合多个相对位置关系就可以得到虚拟一次像面中所有星点的相对位置关系。

5.根据权利要求4所述的基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法，其特征在于，所述步骤s300中，假设二次像面中存在三个星点，分别为、、，通过相邻两帧中二次像面上这三个星点的位移量关系，得到前一帧中星点在虚拟一次像面的相对位置关系，根据时刻时星敏感器微开关的开合状态，得到时刻时，星敏感器的视场选通情况，得到匹配关系，实现二次像面中的星点与微透镜视场一一对应，实现星点解混叠。

6.一种基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠系统，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

8.一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述权利要求1-5中任一项所述的方法。

技术总结
一种基于视场选通的全天时星敏感器星点解混叠方法，包括如下步骤：步骤S100，计算星敏感器运动前后二次像面中两星点坐标的位移量差值；步骤S200，计算星敏感器运动前后虚拟一次像面上两星点的位移量差值；步骤S300，结合二次像面和虚拟一次像面的星点位移量差值，计算星点之间的相对位置关系，进行星点解混叠操作。本发明能够在短时间内实现星点解混叠，将星点与选通视场进行一一对应，并且计算方法简单，无需进行多次匹配就能够实现算法目的，可以保证算法的实时性，且计算准确率较高。

技术研发人员：江洁,陈诚,魏新国,马岩
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13