本發(fā)明涉及姿態(tài)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著社會生產(chǎn)及科學(xué)探索需求的不斷提高，航天任務(wù)對衛(wèi)星姿態(tài)的要求越來越高。星敏感器以精度高、功耗低、體積小等優(yōu)點成為目前最具競爭力的航天器姿態(tài)測量器件，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域，包括地球衛(wèi)星和深空探測等。

星圖識別算法是星敏感器的核心技術(shù)之一，根據(jù)有無先驗姿態(tài)信息進行區(qū)分，又可分為初始姿態(tài)捕獲和跟蹤遞推兩個階段。初始姿態(tài)捕獲階段不需要先驗的姿態(tài)信息，通過星圖中星象點的匹配和對比完成全天姿態(tài)解算。跟蹤遞推階段具有先驗的姿態(tài)信息，通過遞推增量匹配實現(xiàn)更快速更高精度的姿態(tài)解算。

初始姿態(tài)捕獲階段是重中之重，該階段常用的方法主要有三角形算法、多邊形匹配法、極點法、柵格法及導(dǎo)航星域法，其中導(dǎo)航星域法因識別速度快、導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫較小、不依賴星等亮度等特性，近年來得到日益增多的關(guān)注。具體而言，三角形算法是目前使用最為廣泛的一種識別算法。星敏感器捕獲到一定數(shù)量的星后，在相平面內(nèi)確定三顆星，構(gòu)建一個星三角形，作為一個觀測三角形模式，然后在導(dǎo)航星數(shù)據(jù)庫中找到唯一的同構(gòu)模式。三角形算法特征維數(shù)較低，對于誤差較為敏感，但測量誤差較大時，誤差范圍內(nèi)的匹配將導(dǎo)致識別正確率迅速降低。多邊形匹配法首先從視場內(nèi)任意選取兩顆星作為起始，計算二者星對角距，在誤差范圍內(nèi)搜索導(dǎo)航星對，篩選出的匹配結(jié)果作為候選星對；然后以每一種候選星對作為基礎(chǔ)，在視場中任意選取第三顆星，分別計算第三顆星與候選星對兩顆星的星對角距，在誤差范圍內(nèi)匹配星對角距，篩選出候選星編號；不斷選擇更多的星，重復(fù)上述過程直到唯一匹配為止。極點法要求視場內(nèi)有較多的星，至少為7顆，首先以視場內(nèi)任意一顆星作為主星，計算它與其余星之間的星對角距，在誤差范圍內(nèi)匹配星對角距，得到多個候選星對集合，如果這些集合之間的交集元素存在且唯一，則認(rèn)為主星識別成功。柵格法首先利用一種坐標(biāo)變換生成導(dǎo)航星數(shù)據(jù)庫，存儲著關(guān)于對應(yīng)導(dǎo)航星位置的稀疏矩陣作為特征；然后取視場內(nèi)亮度較高的一顆星作為主星，并找到與之最近的基準(zhǔn)星，利用生成數(shù)據(jù)庫時相同的方法進行坐標(biāo)變換，得到觀測的稀疏矩陣，通過與數(shù)據(jù)庫的對比和匹配，如果結(jié)果唯一，則認(rèn)為識別成功。基于k矢量和導(dǎo)航星域的星圖識別方法利用導(dǎo)航星域的映射變換建立以星對角距為特征的數(shù)據(jù)庫，通過視場內(nèi)的4顆星兩兩建立共6對星對角距，通過k矢量直線擬合法大幅提高匹配速度，得到可能的候選星對范圍，然后利用邏輯判斷對可能的候選星對進行角距拓?fù)潢P(guān)系篩選，如果篩選結(jié)果唯一，則認(rèn)為識別成功，得到由4顆星組成的導(dǎo)航星組。

跟蹤遞推階段以星敏感器初始捕獲階段識別到的導(dǎo)航星組為先驗知識，預(yù)判視場中可能出現(xiàn)的導(dǎo)航星，可以極大縮小搜索識別的范圍，完成更加快速的導(dǎo)航星識別。此外，通過引入視場中的增量觀測星加入計算過程，姿態(tài)的解算更為精確。

但是實際中由于測量誤差的存在，視場中觀察星的位置存在擾動，兩個階段中星敏感器的星圖識別均可能出現(xiàn)誤識別，解算的姿態(tài)也是錯誤姿態(tài)。目前，通常采用工程方法進行重復(fù)式校驗，通過引入額外的觀察星對識別結(jié)果和姿態(tài)結(jié)果進行檢驗。這種工程上的校驗方法主要存在三個問題：第一，視場中需要存在未參與識別過程的額外的星，這個條件有時難以滿足；第二，需要付出較高的計算代價和時間代價進行與識別過程類似的搜索與匹配，不必要；第三，單純的邏輯校驗難以給出關(guān)于識別結(jié)果正確性的定論，不利于星敏感器選擇性輸出高可信度姿態(tài)結(jié)果。

由于校驗過程是工程實際中星圖識別和姿態(tài)解算中必不可少的環(huán)節(jié)，因此上述三個問題也是目前星圖識別和姿態(tài)解算方法普遍面臨的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法，該方法可以提高校驗的準(zhǔn)確性，簡單便捷。

為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法，包括以下步驟：S1：在視場中選取N顆觀測星，并將所述N顆觀測星的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至星敏感器參考系，以歸一化得到N個觀測向量，其中，N為正整數(shù)；S2：對所述N個觀測向量進行星圖識別和姿態(tài)解算，以得到候選的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合，進而組成候選列表；S3：判斷所述候選列表是否為空，如果是，則回到所述S1，否則執(zhí)行所述S4；S4：根據(jù)所述候選列表得到對應(yīng)導(dǎo)航星向量所組成矩陣的特征分布因子；S5：對所述候選列表中的每一個姿態(tài)矩陣進行行列式校驗，其中，如果行列式校驗失敗，則刪除對應(yīng)的姿態(tài)矩陣及導(dǎo)航星組合；S6：判斷所述候選列表是否為空，如果是，則回到所述S1，否則執(zhí)行所述S7；S7：對所述候選列表中的每一個姿態(tài)矩陣進行正交校驗，如果正交校驗失敗，則刪除對應(yīng)的姿態(tài)矩陣及導(dǎo)航星組合；S8：判斷所述候選列表是否為空，如果是，則回到所述S1，否則執(zhí)行所述S9；S9：選取所述候選列表中姿態(tài)矩陣最接近正交的姿態(tài)矩陣作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果，并選取對應(yīng)的導(dǎo)航星組合作為最終的星圖識別結(jié)果，進而認(rèn)為星圖識別和姿態(tài)解算成功。

本發(fā)明實施例的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法，通過提供了判別星圖誤識別及錯誤姿態(tài)解算的指標(biāo)體系，可以據(jù)此迅速排除誤識別的導(dǎo)航星組合及錯誤的姿態(tài)矩陣，避免了常規(guī)從視場內(nèi)選取更多觀測星進行輔助判別的重復(fù)性做法，從而達到快速魯棒校驗結(jié)果正確性的目的，具有普遍適用性，并不限定于某種星圖識別和姿態(tài)解算方法。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S4進一步包括：S401：獲取每一組導(dǎo)航星組合包含的導(dǎo)航星得到導(dǎo)航星矩陣，對所述導(dǎo)航星矩陣進行奇異值分解；S402：根據(jù)奇異值矩陣得到所述奇異值矩陣的特征分布因子。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S5進一步包括：S501：獲取當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣，以得到所述當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣的行列式；S502：如果所述當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣的行列式在預(yù)設(shè)的行列式上限值和行列式下限值之間，則判定行列式校驗成功。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S7進一步包括：S701：獲取前待校驗的姿態(tài)矩陣，以根據(jù)所述前待校驗的姿態(tài)矩陣的多個列向量兩兩之間內(nèi)積絕對值的最大值；S702：如果所述多個列向量兩兩之間內(nèi)積絕對值的最大值小于預(yù)設(shè)的內(nèi)積絕對值上限，則判定正交校驗成功。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，還包括：S703：遍歷所述候選列表中每一個姿態(tài)矩陣進行所述S1和所述S2的同時，獲取所述每個姿態(tài)矩陣的多個列向量兩兩之間內(nèi)積絕對值的最大值，以得到多個內(nèi)積絕對值的最大值中最小時對應(yīng)的姿態(tài)矩陣及對應(yīng)的導(dǎo)航星組合。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S9中，所述選取候選列表中姿態(tài)矩陣最接近正交的姿態(tài)矩陣作為所述最終的姿態(tài)解算結(jié)果時，所述多個內(nèi)積絕對值的最大值中最小時對應(yīng)的姿態(tài)矩陣作為所述最終的姿態(tài)解算結(jié)果。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S1進一步包括：S101：根據(jù)星敏感器成像質(zhì)量的標(biāo)定結(jié)果預(yù)先設(shè)定星點提取區(qū)；S102：在所述星點提取區(qū)內(nèi)，分別按照水平坐標(biāo)最大、水平坐標(biāo)最小、垂直坐標(biāo)最大、垂直坐標(biāo)最小選取星點，以得到觀測星集合；S103：如果所述觀測星集合內(nèi)觀測星的數(shù)量小于所述N個，則以其中任意2個觀測星作為參考基準(zhǔn)，遍歷不在觀測星集合中的星點，在像平面上組成三角形，得到三角形面積最大所對應(yīng)的星點，并加入所述觀測星集合；S104：重復(fù)所述S103，直到所述觀測星集合內(nèi)存在N個星點。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法的流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法的流程圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的遍歷像平面后擾動向量模長與真實觀測向量模長的比值情況示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法。

圖1是本發(fā)明實施例的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法的流程圖。

如圖1所示，該星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法包括以下步驟：

在步驟S1中，在視場中選取N顆觀測星，并將N顆觀測星的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至星敏感器參考系，以歸一化得到N個觀測向量，其中，N為正整數(shù)。

具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，S1進一步包括：S101：根據(jù)星敏感器成像質(zhì)量的標(biāo)定結(jié)果預(yù)先設(shè)定星點提取區(qū)；S102：在星點提取區(qū)內(nèi)，分別按照水平坐標(biāo)最大、水平坐標(biāo)最小、垂直坐標(biāo)最大、垂直坐標(biāo)最小選取星點，以得到觀測星集合；S103：如果觀測星集合內(nèi)觀測星的數(shù)量小于N個，則以其中任意2個觀測星作為參考基準(zhǔn)，遍歷不在觀測星集合中的星點，在像平面上組成三角形，得到三角形面積最大所對應(yīng)的星點，并加入觀測星集合；S104：重復(fù)S103，直到觀測星集合內(nèi)存在N個星點。

舉例而言，如圖2所示，在視場中選取N顆觀測星，N為正整數(shù)，將N顆觀測星的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至星敏感器參考系，歸一化得到N個觀測向量。具體地，在視場中選取N顆觀測星包括：1)在視場中選取N顆觀測星，N為正整數(shù)，將N顆觀測星的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至星敏感器參考系，歸一化得到N個觀測向量；2)在星點提取區(qū)內(nèi)，分別按照水平坐標(biāo)最大、水平坐標(biāo)最小、垂直坐標(biāo)最大、垂直坐標(biāo)最小選取星點，作為觀測星集合；3)如果觀測星集合內(nèi)觀測星的數(shù)量小于N個，N是正整數(shù)，則以其中任意2個觀測星作為參考基準(zhǔn)，遍歷不在觀測星集合中的星點，在像平面上組成三角形，找到三角形面積最大所對應(yīng)的星點，加入觀測星集合；4)重復(fù)步驟3)，直到觀測星集合內(nèi)存在N個星點。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，N≥4。

在步驟S2中，對N個觀測向量進行星圖識別和姿態(tài)解算，以得到候選的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合，進而組成候選列表。

也就是說，基于所選取的觀測向量，進行星圖識別和姿態(tài)解算過程，得到一系列候選的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合，組成候選列表。

在步驟S3中，判斷候選列表是否為空，如果是，則回到S1，否則執(zhí)行S4。

即言，如果候選列表為空，則重復(fù)步驟S1，否則執(zhí)行步驟S4。

在步驟S4中，根據(jù)候選列表得到對應(yīng)導(dǎo)航星向量所組成矩陣的特征分布因子。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，S4進一步包括：S401：獲取每一組導(dǎo)航星組合包含的導(dǎo)航星得到導(dǎo)航星矩陣，對導(dǎo)航星矩陣進行奇異值分解。S402：根據(jù)奇異值矩陣得到奇異值矩陣的特征分布因子。

具體地，如圖2所示，對候選列表中的每一組導(dǎo)航星組合，計算對應(yīng)導(dǎo)航星向量所組成矩陣的特征分布因子。其中，對候選列表中的每一組導(dǎo)航星組合，計算對應(yīng)導(dǎo)航星向量所組成矩陣的特征分布因子包括：1)記每一組導(dǎo)航星組合包含的導(dǎo)航星以列向量形式表示為v_i，i＝1,2,…,N，組成導(dǎo)航星矩陣V＝[v₁,v₂,…,v_N]，對導(dǎo)航星矩陣V進行奇異值分解得到V＝PΣQ^T，其中P是3×3階酉矩陣，Q是N×N階酉矩陣，Σ是3×N階的奇異值矩陣；2)記奇異值矩陣Σ的3個對角線元素分別為σ₁、σ₂、σ₃，則該導(dǎo)航星矩陣V的特征分布因子為其中代表向上取整運算。

在步驟S5中，對候選列表中的每一個姿態(tài)矩陣進行行列式校驗，其中，如果行列式校驗失敗，則刪除對應(yīng)的姿態(tài)矩陣及導(dǎo)航星組合。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，S5進一步包括：S501：獲取當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣，以得到當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣的行列式；S502：如果當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣的行列式在預(yù)設(shè)的行列式上限值和行列式下限值之間，則判定行列式校驗成功。

具體地，如圖2所示，對候選列表中的每一個姿態(tài)矩陣進行行列式校驗，如果行列式校驗失敗，則該姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合從候選列表中刪除。其中，對候選列表中的每一個姿態(tài)矩陣進行行列式校驗包括：1)記當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣為A，計算其行列式|A|；2)如果|A|在給定的行列式上限值和行列式下限值κ_A之間，則認(rèn)為行列式校驗成功，反之則認(rèn)為行列式校驗失??；3)行列式上限值行列式下限值其中精度因子ε是正數(shù)；4)精度因子ε＝α·χ，χ是對應(yīng)的特征分布因子，α是觀測向量精度系數(shù)，由星敏感器成像元件精度和標(biāo)定精度有關(guān)，通過標(biāo)定及數(shù)值計算提前確定；5)觀測向量精度系數(shù)α的通常取值范圍為0＜α≤0.001。

在步驟S6中，判斷候選列表是否為空，如果是，則回到S1，否則執(zhí)行S7。

即言，如果候選列表為空，則重復(fù)步驟S1，否則執(zhí)行步驟S7。

在步驟S7中，對候選列表中的每一個姿態(tài)矩陣進行正交校驗，如果正交校驗失敗，則刪除對應(yīng)的姿態(tài)矩陣及導(dǎo)航星組合。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，S7進一步包括：S701：獲取前待校驗的姿態(tài)矩陣，以根據(jù)前待校驗的姿態(tài)矩陣的多個列向量兩兩之間內(nèi)積絕對值的最大值；S702：如果多個列向量兩兩之間內(nèi)積絕對值的最大值小于預(yù)設(shè)的內(nèi)積絕對值上限，則判定正交校驗成功。

另外，在本發(fā)明的一個實施例中，還包括：S703：遍歷候選列表中每一個姿態(tài)矩陣進行S1和S2的同時，獲取每個姿態(tài)矩陣的多個列向量兩兩之間內(nèi)積絕對值的最大值，以得到多個內(nèi)積絕對值的最大值中最小時對應(yīng)的姿態(tài)矩陣及對應(yīng)的導(dǎo)航星組合。

具體地，如圖2所示，對候選列表中的每一個姿態(tài)矩陣，進行正交校驗，如果正交校驗失敗，則該姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合從候選列表中刪除。其中，對選列表中的每一個姿態(tài)矩陣，進行正交校驗包括：1)記當(dāng)前待校驗的姿態(tài)矩陣為A，記其3個列向量為β₁、β₂、β₃，計算3個列向量兩兩之間內(nèi)積絕對值的最大值2)如果π_max小于內(nèi)積絕對值上限則認(rèn)為正交校驗成功，反之則認(rèn)為正交校驗失??；3)遍歷候選列表每一個姿態(tài)矩陣進行步驟1)、2)的同時，記錄π_max最小時的姿態(tài)矩陣及對應(yīng)的導(dǎo)航星組合；4)內(nèi)積絕對值上限其中精度因子ε是正數(shù)；5)精度因子ε＝α·χ，χ是對應(yīng)的特征分布因子，α是觀測向量精度系數(shù)，由星敏感器成像元件精度和標(biāo)定精度有關(guān)，通過標(biāo)定及數(shù)值計算提前確定；6)觀測向量精度系數(shù)α的通常取值范圍為0＜α≤0.001。

在步驟S8中，判斷候選列表是否為空，如果是，則回到S1，否則執(zhí)行S9。

即言，如果候選列表為空，則重復(fù)步驟S1，否則執(zhí)行步驟S9。

在步驟S9中，選取候選列表中姿態(tài)矩陣最接近正交的姿態(tài)矩陣作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果，并選取對應(yīng)的導(dǎo)航星組合作為最終的星圖識別結(jié)果，進而認(rèn)為星圖識別和姿態(tài)解算成功。

其中，在本發(fā)明的一個實施例中，S9中，選取候選列表中姿態(tài)矩陣最接近正交的姿態(tài)矩陣作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果時，多個內(nèi)積絕對值的最大值中最小時對應(yīng)的姿態(tài)矩陣作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果。

具體地，如圖2所示，選取候選列表中姿態(tài)矩陣最接近正交的姿態(tài)矩陣作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果，選取對應(yīng)的導(dǎo)航星組合作為最終的星圖識別結(jié)果，認(rèn)為星圖識別和姿態(tài)解算成功。

也就是說，步驟S9中，選取候選列表中姿態(tài)矩陣最接近正交的姿態(tài)矩陣作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果，具體是指選取π_max最小的姿態(tài)矩陣作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果。

在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明實施例的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法，通過提供了判別星圖誤識別及錯誤姿態(tài)解算的指標(biāo)體系，可以據(jù)此迅速排除誤識別的導(dǎo)航星組合及錯誤的姿態(tài)矩陣，避免了常規(guī)從視場內(nèi)選取更多觀測星進行輔助判別的重復(fù)性做法，從而達到快速魯棒校驗結(jié)果正確性的目的，具有普遍適用性，并不限定于某種星圖識別和姿態(tài)解算方法。

下面以一個具體實施例對本發(fā)明實施例的校驗方法進行詳細描述。

在本發(fā)明的一個具體實施例中，星敏感器成像焦距50.00mm，成像單元共1024×1024像素，每個像素寬0.015mm，光軸中心在像平面的投影位于(505.000,505.000)處，成像的極限星等為5.0，標(biāo)定后的星點提取3σ誤差為0.30像素，對應(yīng)觀測向量的擾動誤差情況如圖3所示，據(jù)此確定觀測向量精度系數(shù)α＝0.00018。

某次對天空成像，視場中總共存在7顆星，在像平面上坐標(biāo)的觀測值分別為：O₁:(720.425,233.086)、O₂:(448.154,479.483)、O₃:(387.255,623.943)、O₄:(191.210,501.623)、O₅:(452.018,617.862)、O₆:(311.515,456.969)、O₇:(292.394,493.866)。

取其中N＝4顆作為觀察星，選取的觀察星組合為：O₁、O₂、O₃、O₄，轉(zhuǎn)換坐標(biāo)至星敏感器參考系，歸一化得到4個觀測向量，分別為：w₁＝[-0.06428,0.08114,0.99463]^T、w₂＝[0.01705,0.00765,0.99983]^T、w₃＝[0.03528,-0.03564,0.99874]^T、w₄＝[0.09372,0.00101,0.99560]^T。

組成觀測矩陣W＝[w₁,w₂,w₃,w₄]，根據(jù)觀測矩陣W及其中的觀測向量，進行星圖識別和姿態(tài)解算，得到姿態(tài)解算及對應(yīng)的導(dǎo)航星組合的候選列表，候選列表中共包含3種可能的姿態(tài)和導(dǎo)航星組合。對3種導(dǎo)航星組合的導(dǎo)航星矩陣分別進行奇異值分解，得到奇異值后，按照計算3種情況下的特征分布因子分別為：χ＝92，105，107。

對3種可能的姿態(tài)矩陣計算行列式，分別為0.99945，1.83834，-2.44264。進行行列式校驗。根據(jù)行列式上下限計算式和

其中，對第1個候選，χ＝92，|A|＝0.9994，計算得ε＝α·χ＝0.00018×92＝0.01656，κ_A＝0.9716，滿足因此該候選情況的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合暫時保留在候選列表中；對第2種候選，χ＝105，|A|＝1.8383，計算得ε＝α·χ＝0.00018×105＝0.01890，κ_A＝0.9676，不滿足因此該候選情況的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合從候選列表中刪除；對第3種候選，χ＝₁₀₇，|A|＝-2.4426，計算得ε＝α·χ＝0.00018×107＝0.01926，κ_A＝0.9670，不滿足因此該條候選情況的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合從候選列表中刪除。

經(jīng)過行列式校驗，候選列表中僅余1個可能的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合。該姿態(tài)矩陣為：

對于候選列表中的姿態(tài)矩陣進行正交校驗，計算得到π_max＝0.00023，而可見滿足因此行列式校驗成功。

經(jīng)過行列式校驗和正交校驗的篩選，候選列表中有1種可能的姿態(tài)矩陣及其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合。取最接近正交的姿態(tài)矩陣，本例中亦即是候選列表中唯一的姿態(tài)矩陣A作為最終的姿態(tài)解算結(jié)果，其對應(yīng)的導(dǎo)航星組合為：v₁＝[-0.55386,0.81716,0.15963]^T、v₂＝[-0.63178,0.76875,0.09938]^T、v₃＝[-0.65235,0.75559,0.05928]^T、v₄＝[-0.68903,0.71730,0.10358]^T。即言，該導(dǎo)航星組合即為最終的星圖識別結(jié)果。

類似進行重復(fù)多次實驗測試。總共測試次數(shù)1039次，當(dāng)觀測星數(shù)量滿足大于4顆情況1000次，對此1000次進行識別，本發(fā)明方法均給出了識別判斷，并且與真實值比較，結(jié)果正確1000次，識別正確率為100％。

根據(jù)本發(fā)明實施例的星敏感器星圖識別和姿態(tài)解算的快速魯棒校驗方法提供了判別星圖誤識別及錯誤姿態(tài)解算的指標(biāo)體系，可以據(jù)此迅速排除誤識別的導(dǎo)航星組合及錯誤的姿態(tài)矩陣，避免了常規(guī)從視場內(nèi)選取更多觀測星進行輔助判別的重復(fù)性做法，從而達到快速魯棒校驗結(jié)果正確性的目的。值得特別說明之處有三點：第一，本發(fā)明實施例的方法具有普遍適用性，并不限定于某種星圖識別和姿態(tài)解算方法；本發(fā)明實施例的方法中計算量最大的奇異值分解環(huán)節(jié)即步驟S8，由于其本身是姿態(tài)解算過程的一環(huán)，因此實際中無需重復(fù)計算，因此該環(huán)節(jié)并未引入額外的計算復(fù)雜度；第二，本發(fā)明實施例的方法既可以軟件實現(xiàn)，也可以通過硬件電路實現(xiàn)，從而進一步提高快速性。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。