高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法，涉及一種星敏感器技術(shù)，解決現(xiàn)有技術(shù)采用單片CMOS接收彩色星圖圖像，影響圖像質(zhì)心精度；并且由于鏡頭采用傳統(tǒng)的星敏感器鏡頭，存在較大色差，影響匹配精度等問題，本發(fā)明采用高分辨率高靈敏的CMOS探測器獲取星圖；針對采用傳統(tǒng)采用星角距進(jìn)行星匹配需要多顆星，利用恒星的光譜特性進(jìn)行彩色星圖的識(shí)別來降低視場內(nèi)觀測星數(shù)量；針對采用單片彩色CMOS芯片獲取的三色星圖質(zhì)心精度低問題，采用三片CMOS傳感器分別獲取三色星圖。本發(fā)明具有精度高、抗干擾性強(qiáng)、可不依賴其它系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立導(dǎo)航等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種星敏感器技術(shù)，具體涉及一種高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn) 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 星敏感器基本工作原理為恒星所發(fā)出的星光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像在探測器靶面上，由 成像系統(tǒng)拍攝視軸指向星空的圖像，通過信號(hào)處理電路對數(shù)字化后的星圖進(jìn)行處理，主要 包括恒星目標(biāo)檢測（星提?。?、星識(shí)別、姿態(tài)計(jì)算等過程，最后確定星敏感器光軸在慣性空 間中的指向，再利用己知的星敏感器與載體的安裝角和此指向就可以完成載體三軸瞬時(shí)姿 態(tài)的測量。
[0003] 傳統(tǒng)的星匹配都根據(jù)星角距，加拿大Ryerson大學(xué)提出采用單片彩色CMOS來獲取 星圖，但由于采用單片CMOS接收彩色圖像，影響獲取的質(zhì)心精度；同時(shí)，由于鏡頭采用傳統(tǒng) 的星敏感器鏡頭，存在較大色差，影響匹配精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)采用單片CMOS接收彩色星圖圖像，影響圖像質(zhì)心精度；并 且由于鏡頭采用傳統(tǒng)的星敏感器鏡頭，存在較大色差，影響匹配精度等問題，提供一種高精 度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法。
[0005] 高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法。該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] 步驟一、確定探測的星等，根據(jù)傳感器的工作譜段進(jìn)行三譜段的劃分；根據(jù)恒 星的光譜能量分布I (λ)、光學(xué)系統(tǒng)在傳感器的三譜段內(nèi)的透過率τ (λ)和傳感器的 量子效率η (λ)，分別計(jì)算出三譜段內(nèi)接收到的光能量比值分別為

【權(quán)利要求】
1. 高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一、確定探測的星等，根據(jù)傳感器的工作譜段進(jìn)行三譜段的劃分；根據(jù)恒星的 光譜能量分布Ι(λ)、光學(xué)系統(tǒng)在傳感器的三譜段內(nèi)的透過率τ (λ)和傳感器的量子 效率η (λ)，分別計(jì)算出三譜段內(nèi)接收到的光能量比值分別為

λ min為傳感器接收的最短波長，λ _為傳感器接收的最長波長，定義三 譜段的區(qū)間分別為藍(lán)（λ min?0· 52 μ m);綠（0· 52 μ m?0· 61 μ m);紅（0· 61 μ m?λ _); 根據(jù)探測的星等，建立星對間的星角距表； 步驟二、構(gòu)建彩色星圖的匹配算法，以步驟一中的光能量比值公式和星角距表中的星 角距作為匹配判據(jù)，剔除引起誤差的星對； 步驟三、在地面采用不同的模擬星來進(jìn)行輻射定標(biāo)，對通過計(jì)算得到的三譜段的圖像 灰度值比率進(jìn)行校正，得到基于地面校驗(yàn)后的三譜段圖像灰度值比率和星對間的星角距匹 配算法； 步驟四、在軌飛行后，首先將三譜段圖像進(jìn)行融合形成高分辨率的全色黑白圖像，采用 傳統(tǒng)的星對間的星角距匹配算法，進(jìn)行星識(shí)別，將實(shí)際在軌測試得到的三譜段圖像灰度值 比率和基于地面校驗(yàn)后的三譜段圖像灰度值比率進(jìn)行比較，根據(jù)實(shí)際測試結(jié)果對基于地面 校驗(yàn)后的彩色星庫中的三譜段的圖像灰度值比率進(jìn)一步校正；經(jīng)在軌校正后，基于在軌校 驗(yàn)后的三譜段圖像灰度值比率和星對間的星角距匹配算法進(jìn)行星識(shí)別，采用將三譜段圖像 進(jìn)行融合形成高分辨率的全色黑白圖像再進(jìn)行質(zhì)心提取，提高質(zhì)心提取的精度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟 一中確定探測的星等，根據(jù)觀測星的光譜特性在已有星庫內(nèi)增加可探測星等范圍內(nèi)各星的 光譜信息，構(gòu)建彩色星庫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度三譜段彩色星敏感器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟 三中在地面采用不同的模擬星來進(jìn)行輻射定標(biāo)時(shí)，探測的星數(shù)n的范圍在20至200之間； 步驟四中，采用傳統(tǒng)的星對間的星角距匹配算法，進(jìn)行星識(shí)別時(shí)，星數(shù)m在20至150之間。
【文檔編號(hào)】G01C21/02GK104154912SQ201410367132
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】余達(dá), 李 杰, 李明晶, 劉金國, 郭永飛, 劉春香, 石俊霞 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所