文档介绍：传感器与微系统年第卷第期
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大视场星敏感器标定技术
李勉洪,丁国鹏,郑伟波
中国科学院上海技术物理研究所。上海
摘要:星敏感器是一种高精度的空间姿态测量装置,精度标定是其高精度测量的重要保障。在分析影
响大视场星敏感器测量误差因素的基础上,针对常用标定方法如多项式畸变模型法和直接映射法的缺
点,提出遗传算法优化的神经网络算法进行大视场星敏感器标定。根据此方法建立了大视场星敏感
器标定系统,并进行了实验测试。实验结果表明:该标定方法使得单星测角误差由标定前的.。降低到
.。,有效提高了大视场星敏感器测角精度,并且代码效率高、稳定性高。
关键词:大视场星敏感器;标定;神经网络;遗传算法;测角精度
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:

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引言法进行畸变校正。但是大视场光学系统的畸变无法准
星敏感器是以恒星为参照物的高精度空间姿态测量装确进行数学建模,精度要求越高,模型越复杂,参数越多,位
置,它通过探测识别天球坐标系中恒星来确定卫星、导弹等置变换关系越复杂,不适合实时计算。而随着视场角和探
航空航天飞行器相对于惯性坐标系的三轴姿态,具有重要测器分辨率的增大,直接映射法需要建立庞大的位置映射
的应用价值。目前,星敏感器正沿着高可靠性、小型一体表,而采用细分法进行亚像元质心定位后,其映射表将变得
化、自主、大视场、高数据更新率、高精度的方向发展。更大,不适用于嵌入式系统。对此,本文提出一种基于遗传
单星测角精度是星敏感器整体精度的基础,它直接影响姿算法优化的神经网络算法进行大视场星敏感器的标定
态角测量精度。大视场光学系统会引入的非线性畸变,随方法,利用神经网络的泛化能力表达复杂的非线性畸
着星敏感器的视场角增大,将会影响其测量精度。另外,加变模型,再通过遗传算法优化克服神经网络局部优化
工装配误差使得探测器平面存在倾斜旋转,这将导致图像的缺陷。
出现倾斜畸变,从而影响星敏感器的测量精度。因此,必须星敏感器标定原理
对于大视场星敏感器进行标定,实现畸变校正,以便提高星. 单星成像模型
敏感器整体测量精度。空间物体到相机成像平面的成像过程通常可以看作是
目前,通常采用畸变模型法及其改进方法,比如:分一个中心投影的过程,一般使用针孔成像模型来描述,如
区线性畸变模型校正实现畸变校正,或者通过直接映射图所示。图中为投影中心,在摄像机模型中称为光心,
收稿日期:—
基金项目:装备预先研究项目
第期李勉洪,等:大视场星敏感器标定技术
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其到成像平面的距离,称为焦距。过点垂直成像平一一\、●●●●●、、
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面仃的直线称为主轴,其与成像平面的交点称为主点。∞
宝
空间恒星与光心的连线与成像平面的交点即为∞∞

该恒星在成像平面所成的像。
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图星敏感器成像原理图

则根据星点像质心位置,可以反推得出二维转台的角位置
根据