本发明涉及一种基于月球成像敏感器的月心矢量和太阳方向提取方法,其采用了月球边缘轮廓方向与月心矢量方向之间的夹角不变性特征,以及月相轮廓点方向与太阳矢量方向之间的夹角不变性特征,并联合最小二乘法分别计算得到月心矢量与太阳矢量在月球敏感器坐标系下的矢量方向,最后通过太阳矢量与月球矢量之间夹角的理论计算值对其进行修正,从而同时获取得到高精度的月心矢量和太阳方向。与现有技术相比,本发明的方法比较简单、精度较高,减小了月相轮廓模糊化对精度的影响,且适用范围广,适用于月球、太阳和观测者处于不同相对方位和相对位置的各种情况。

本发明涉及航天器空间交会技术领域,提出一种航天器空间自主交会对接相对导航方法,包括：构建航天器空间自主交会模型；测量相对位置信息；构建组合导航系统；通过简化的强跟踪容积卡尔曼滤波算法对所述组合导航系统进行状态估计。本发明可以通过航天器自主采集量测信息构建组合导航系统并且进行状态估计,具有计算量小,滤波精度高、数值稳定性好的优点,并且具有较好的鲁棒性。另外本发明还基于滤波残差序列统计特性改进了简化的强跟踪容积卡尔曼滤波算法,使本发明方法具有较好的自适应性。

本发明公开了一种星图识别导航三角形库构建方法及装置。该方法包括：获取不同方向视场中的三角形尺寸形状和数量；根据所述三角形尺寸形状和数量,构建三角形密度分布模型；根据所述三角形密度分布模型和三角形对应的恒星星等,生成三角形利用率模型；将所述三角形利用率模型中的低利用率三角形进行剔除,得到三角形库。本发明对天球中的三角形进行筛选,提高存储空间的使用效率,匹配度高,增强识别率,提高搜索效率。

本发明涉及一种航天器惯性/恒星星光矢量/星光折射组合导航方法,利用恒星星光矢量修正平台失准角,利用星光折射修正航天器位置误差,实现同时修正航天器位置和姿态误差的目的。首先以平台失准角,航天器位置误差,速度误差,陀螺漂移和加计偏置为系统状态量,根据惯导解算原理,建立基于惯导误差方程的系统状态模型。然后以恒星星光矢量和折射星的星点像素坐标为量测量建立量测模型。由于系统状态模型和量测模型均为非线性方程,因此使用UKF(Unscented Kalman Filter)对系统状态量进行估计,进而得到航天器的位置,速度和姿态信息。本发明属于航天器自主导航领域,可为航天器提供高精度的位置,速度及姿态信息,对航天器自主导航具有重要的实际意义。

本发明涉及航天器惯性/恒星星光矢量/太阳多普勒速度组合导航方法。以惯导系统为主导航系统,以恒星星光矢量为量测辅助修正平台失准角,以太阳多普勒速度为量测辅助修正速度误差,实现对航天器的速度和姿态的同时修正。根据惯性导航误差传递方程建立系统状态方程,以恒星星光矢量和太阳多普勒速度建立系统量测方程。由于系统状态方程和量测方程均为非线性方程,因此使用UKF对系统状态量进行估计,进而得到航天器的位置,速度和姿态信息。本发明属于航天器自主导航领域,可为航天器提供高精度的位置,速度和姿态信息,对航天器自主导航具有重要的实际意义。

为了增加视场中的平均星数目,提高星敏感器的测量精度和星图识别成功率,本发明公开一种基于同心球镜的大视场能量探测光学系统,包括沿光线入射方向依次设置的非对称同心球镜、弯曲光纤面板及探测器；非对称同心球镜由六片透镜组成；弯曲光纤面板的输入面为曲面,曲率与非对称同心球镜的像面曲率相同,且设置在像面位置处；弯曲光纤面板的输出面为平面；探测器为平面探测器,与弯曲光纤面板的输出面耦合；入射光线经过非对称同心球镜之后成像在其像面,光线进入弯曲光纤面板的输入面,最后经过弯曲光纤面板的输出面成像在平面探测器上。该光学系统具有视场大、全视场弥散斑大小均匀且圆度好、能量接近高斯分布、倍率色差小及畸变小的优点。

一种基于倾角传感器的天文平台自主定位方法,属于自主导航技术领域。本发明为解决传统的卫星导航系统在电磁环境干扰下会失去导航能力的问题。包括：使倾角传感器的方位与平台坐标系重合,由倾角传感器的倾角信息得到平台相对于水平面的转换矩阵；由星敏感器的平台姿态信息获得平台相对于惯性坐标系的姿态矩阵；由授时装置提供的当前时刻,得到惯性坐标系相对于地球坐标系的转换矩阵；单片机根据平台相对于水平面的转换矩阵、平台相对于惯性坐标系的姿态矩阵和惯性坐标系相对于地球坐标系的转换矩阵进行解算,获得平台的经度和纬度。本发明不受电磁环境的干扰可实现平台自主定位。

本发明公开了一种抗干扰太阳敏感器视场光栏。本发明的抗干扰太阳敏感器视场光栏,包括：安装底座、透光板和安装螺钉；所述安装底座上设有多个安装孔,所述安装螺钉安装于所述安装孔内,所述安装螺钉用于将对所述安装底座进行固定；所述安装底座上下两端开口且相互贯通,所述透光板设置在所述安装底座的上端开口处,所述透光板上镀覆有遮光膜,所述遮光膜用于遮挡光线,且所述遮光膜内设有透光孔,所述透光孔用于向太阳敏感器透射光线。本发明的抗干扰太阳敏感器视场光栏降低干扰光对太阳敏感器性能的影响。

本发明提供了一种地基星敏感器大气折射与对地姿态联合估计方法。步骤包括：星敏感器拍摄星图,经过星图识别得到观测星与参考星匹配关系；根据观测时间和地点将参考星转换到地理坐标系下,得到参考星真天顶距；采用简化的大气折射模型和真天顶距以及初始蒙气差系数计算估计蒙气差,对参考星进行蒙气差补偿；计算星敏感器对地姿态,将观测星重投影到地理坐标系下,计算观测蒙气差和蒙气差误差；如果观测蒙气差与估计蒙气差不重合,则根据蒙气差误差调整蒙气差系数,重新补偿参考星并计算姿态,直到观测蒙气差与估计蒙气差重合,获得星敏感器大气折射与对地姿态联合估计结果。本发明实现了星敏感器大气折射的实时自主估计和消除,不依赖外部传感器,不受经验公式约束。

本发明公开了一种星敏感器星点像斑检测方法及系统,在星敏感器所成图像上进行扫描,首先检测当前扫描像素灰度邻域灰度最大值的像素位置,其次计算当前扫描像素邻域背景的灰度均值和灰度标准差值,进而得到自适应阈值,最后根据自适应阈值分割星点像斑灰度图像,满足一系列检测标准情况后则检测出星点像斑,逐行或者逐列扫描完所有像素位置后,检测出所有的星点像斑。本发明的优点是：实现简单,可以获得精准的局部阈值,避免整帧图像背景灰度分布不均匀造成的检测阈值失效造成的漏检和虚警情况可以准确筛除背景图像中的孤立噪声,并且检测出满足要求的星点像斑,获得更精准的分割阈值,使用的星点像斑检测标准逻辑简单,利于FPGA逻辑实现。