2017年 9月上 論述 247 基于星敏感器的星圖模擬與去噪技術(shù)研究 劉奕君 ，薄宇陽(yáng) (北京市第三十五中學(xué)，北京市西城區(qū) 100032) 【摘 要】隨著小衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的日趨成熟，測(cè)量精度高的 CCD星敏感器備受青睞，快速而可靠的星圖識(shí)別算法成為衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)中最為 關(guān)鍵的部分。要進(jìn)行恒星 的識(shí)別 ，就 需要從星敏感器獲得原始 的圖像 ，并從 中提取要識(shí)別 的目標(biāo)及其特征。由于航天 實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴 ，星敏感器的 地面調(diào) 試、軟件算法 的最初模擬 ，不可 能都進(jìn) 行實(shí)時(shí)星空拍攝 ，因此為了調(diào) 試和評(píng)價(jià)星 圖識(shí)別 算法，有必要利用計(jì)算機(jī)在地面 上模 擬生成星敏 感器實(shí)時(shí)拍攝到 的星空 圖片。本文的研究工作 主要是星圖模擬與星圖去噪。首 先學(xué)習(xí)了解 CCD星敏感器原理 ，在此基礎(chǔ)上模擬得到原始導(dǎo)航 星圖，然后模 擬得 到加 了運(yùn)動(dòng)噪聲的退 化星 圖 ，最后學(xué) 習(xí)維納濾 波和 Matlab算法 ，利 用 Matlab算法中的維納濾波方法對(duì)退化 圖像進(jìn) 行圖像去 噪復(fù)原 技術(shù)研究 ，通過(guò)星圖模擬和 圖像復(fù)原得到 的仿真星圖可 以做成一個(gè)星圖模擬器為星圖識(shí)別工作 提供仿 真基礎(chǔ) 。 【關(guān)鍵詞】星敏感器；星庫(kù) ；星圖模擬；星圖去噪；維納濾波 【中圖分類號(hào)】V416 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006—4222(2017)17—0247—03 1 引 言 星 圖識(shí) 別是 基 于 星敏 感 器確 定 衛(wèi) 星 姿 態(tài) 的關(guān) 鍵 ．研 究 星 圖的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)成為星 圖識(shí)別算法研 究的必須手段 。衛(wèi) 星準(zhǔn)確的位 置姿 態(tài)信 息是 飛行 器 自主地捕 獲 目標(biāo) 、接 受指令 、 實(shí)現(xiàn)軌道 機(jī)動(dòng) 或?qū)⑹?集到 的信 息傳 回地 面等的 必要基 礎(chǔ)l1l 而 CCD 星 敏 感 器【 1是 衛(wèi) 星姿 態(tài)確 定 與控 制 系統(tǒng) 中重要 的 星 上 設(shè) 備，隨 著 CCD星敏感 器的 日益推 廣 測(cè)量精度 高的 CCD星 敏 感器備受青睞 ，而使 用星敏 感器測(cè)量姿 態(tài)需要依賴 于星 圖 識(shí) 別算法 ，因此 ，快速 而可靠 的星 圖識(shí) 別算 法成 為姿 態(tài)確 定 系統(tǒng)中最為關(guān)鍵 的部分【” 要進(jìn)行 恒星的識(shí) 別．就需要 從星敏 感 器獲得 原始的 圖像 ，并從 中提取要 識(shí)別的 目標(biāo)及 其特征 由于航天 實(shí)驗(yàn) 費(fèi)用 昂貴 ，星敏 感 器的地 面調(diào)試 、軟件 算 法的 最初模 擬 ，不 可能都進(jìn)行 實(shí)時(shí)星空拍攝 ．因此 為 了調(diào) 試和評(píng) 價(jià) 星圖識(shí)別算法 ，并對(duì)導(dǎo)航 星的選擇進(jìn)行直觀 的檢驗(yàn) 有必要 根據(jù) 實(shí)驗(yàn) 室現(xiàn)有條件 ，利 用計(jì) 算機(jī) 在地 面上模擬 生成 星敏 感 器 實(shí)時(shí)拍攝 到的星空 圖片。 目前 ，大量的研 究集 中在星 圖識(shí) 別算法上 ．而對(duì)星 圖模 擬的研究相 對(duì)少的 多 因此加 強(qiáng)這方 面的工作有著更強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義 太空復(fù)雜 的環(huán)境 為星光導(dǎo)航 的星 圖預(yù) 處理 帶來(lái) 了困難 ． 高速運(yùn)動(dòng)會(huì)使得 星圖成像 發(fā) 生抖 動(dòng)、模 糊、質(zhì) 心偏移等現(xiàn) 象 ， 為 了使 得星光導(dǎo)航在 高速運(yùn)動(dòng) 的情況下也 能正 常工作 ，退化 圖像的復(fù)原也成 為星 圖識(shí)別 的基 礎(chǔ)。 因此 ．本文仿 真在得 到 模 擬 星 圖后 嘗 試 采 用 Wiener濾 波 器 的 圖像 復(fù) 原 算 法 對(duì) 加 入 運(yùn) 動(dòng)噪 聲后 產(chǎn)生的模擬退化 星圖進(jìn)行補(bǔ) 了償校正研究 2 星圖模擬的基本原理 星敏感器以·巨星為參照 系，以星空為工作對(duì) 象．通過(guò)探 測(cè) 天球 上不 同位置 的恒星并進(jìn) 行解 算 ，為衛(wèi) 星、宇宙飛船等航 空航 天飛行 器提 供準(zhǔn)確 的空間方位和基 準(zhǔn) ．并且與慣性 陀螺

總結(jié)

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