高精度三谱段彩色星敏感器的实现方法
【专利摘要】高精度三谱段彩色星敏感器的实现方法，涉及一种星敏感器技术，解决现有技术采用单片CMOS接收彩色星图图像，影响图像质心精度；并且由于镜头采用传统的星敏感器镜头，存在较大色差，影响匹配精度等问题，本发明采用高分辨率高灵敏的CMOS探测器获取星图；针对采用传统采用星角距进行星匹配需要多颗星，利用恒星的光谱特性进行彩色星图的识别来降低视场内观测星数量；针对采用单片彩色CMOS芯片获取的三色星图质心精度低问题，采用三片CMOS传感器分别获取三色星图。本发明具有精度高、抗干扰性强、可不依赖其它系统进行独立导航等优点。
【专利说明】高精度三谱段彩色星敏感器的实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种星敏感器技术，具体涉及一种高精度三谱段彩色星敏感器的实现 方法。
【背景技术】
[0002] 星敏感器基本工作原理为恒星所发出的星光经光学系统成像在探测器靶面上，由 成像系统拍摄视轴指向星空的图像，通过信号处理电路对数字化后的星图进行处理，主要 包括恒星目标检测（星提取）、星识别、姿态计算等过程，最后确定星敏感器光轴在惯性空 间中的指向，再利用己知的星敏感器与载体的安装角和此指向就可以完成载体三轴瞬时姿 态的测量。
[0003] 传统的星匹配都根据星角距，加拿大Ryerson大学提出采用单片彩色CMOS来获取 星图，但由于采用单片CMOS接收彩色图像，影响获取的质心精度；同时，由于镜头采用传统 的星敏感器镜头，存在较大色差，影响匹配精度。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决现有技术采用单片CMOS接收彩色星图图像，影响图像质心精度；并 且由于镜头采用传统的星敏感器镜头，存在较大色差，影响匹配精度等问题，提供一种高精 度三谱段彩色星敏感器的实现方法。
[0005] 高精度三谱段彩色星敏感器的实现方法。该方法由以下步骤实现：
[0006] 步骤一、确定探测的星等，根据传感器的工作谱段进行三谱段的划分；根据恒 星的光谱能量分布I (λ)、光学系统在传感器的三谱段内的透过率τ (λ)和传感器的 量子效率η (λ)，分别计算出三谱段内接收到的光能量比值分别为
【权利要求】
1. 高精度三谱段彩色星敏感器的实现方法，其特征是，该方法由以下步骤实现： 步骤一、确定探测的星等，根据传感器的工作谱段进行三谱段的划分；根据恒星的 光谱能量分布Ι(λ)、光学系统在传感器的三谱段内的透过率τ (λ)和传感器的量子 效率η (λ)，分别计算出三谱段内接收到的光能量比值分别为
λ min为传感器接收的最短波长，λ _为传感器接收的最长波长，定义三 谱段的区间分别为蓝（λ min?0· 52 μ m);绿（0· 52 μ m?0· 61 μ m);红（0· 61 μ m?λ _); 根据探测的星等，建立星对间的星角距表； 步骤二、构建彩色星图的匹配算法，以步骤一中的光能量比值公式和星角距表中的星 角距作为匹配判据，剔除引起误差的星对； 步骤三、在地面采用不同的模拟星来进行辐射定标，对通过计算得到的三谱段的图像 灰度值比率进行校正，得到基于地面校验后的三谱段图像灰度值比率和星对间的星角距匹 配算法； 步骤四、在轨飞行后，首先将三谱段图像进行融合形成高分辨率的全色黑白图像，采用 传统的星对间的星角距匹配算法，进行星识别，将实际在轨测试得到的三谱段图像灰度值 比率和基于地面校验后的三谱段图像灰度值比率进行比较，根据实际测试结果对基于地面 校验后的彩色星库中的三谱段的图像灰度值比率进一步校正；经在轨校正后，基于在轨校 验后的三谱段图像灰度值比率和星对间的星角距匹配算法进行星识别，采用将三谱段图像 进行融合形成高分辨率的全色黑白图像再进行质心提取，提高质心提取的精度。
2. 根据权利要求1所述的高精度三谱段彩色星敏感器的实现方法，其特征在于，步骤 一中确定探测的星等，根据观测星的光谱特性在已有星库内增加可探测星等范围内各星的 光谱信息，构建彩色星库。
3. 根据权利要求1所述的高精度三谱段彩色星敏感器的实现方法，其特征在于，步骤 三中在地面采用不同的模拟星来进行辐射定标时，探测的星数n的范围在20至200之间； 步骤四中，采用传统的星对间的星角距匹配算法，进行星识别时，星数m在20至150之间。
【文档编号】G01C21/02GK104154912SQ201410367132
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】余达, 李 杰, 李明晶, 刘金国, 郭永飞, 刘春香, 石俊霞 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所