弹载星敏感器像移模型及其仿真分析

刘朝山; 刘光斌; 杨波; 周浩

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弹载星敏感器像移模型及其仿真分析

刘朝山, 刘光斌, 杨波, 周浩

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刘朝山, 刘光斌, 杨波, 周浩. 弹载星敏感器像移模型及其仿真分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1311-1315.

引用本文:

刘朝山, 刘光斌, 杨波, 周浩. 弹载星敏感器像移模型及其仿真分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1311-1315.

Liu Chaoshan, Liu Guangbin, Yang Bo, Zhou Hao. Star sensor image motion model and its simulation analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5): 1311-1315.

Citation:

Liu Chaoshan, Liu Guangbin, Yang Bo, Zhou Hao. Star sensor image motion model and its simulation analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5): 1311-1315.

弹载星敏感器像移模型及其仿真分析

1.
第二炮兵工程大学理学院,陕西西安 710025

基金项目:

陕西省自然科学基金

详细信息

作者简介:
刘朝山（1965- ），男，副教授，博士，主要从事天文导航等方面的研究。Email：chaoshan_liu@163.com

中图分类号: V448

Star sensor image motion model and its simulation analysis

1.
College of Science,the Second Artillery Engineering University,Xi'an 710025,China

摘要: 星敏感器像移模型是星图运动补偿算法的关键技术，也是动态星模拟算法中的重要组成，它为高分辨率星敏感器的全链路运动模糊的建模仿真提供支撑。首先，借助正态分布的静态星像能量模型，引入星像移速度，得到匀速运动星像的能量分布函数。其次，为了获取星像移速度，研究了两种解算方法：（1）基于坐标系转换的星像移模型；（2）基于星光矢量旋转的像移几何模型。最后，建立仿真环境，通过调整积分时间、三个姿态角变化率、发射时间、地点、观星时弹体姿态角等输入参数，可以获取弹载星敏感器在轨运动时观测星像的重要仿真数据：如导航星信息，像移大小、方向，灰度分布，信噪比等。这对星图运动补偿算法的研究和评价都显得十分必要。
- 像移模型 /
- 星敏感器 /
- 坐标系转换 /
- 仿真
Abstract: Image motion model on star sensor is an important component of dynamic simulation algorithm of stars, and it lays the foundation for motion blur modeling simulation of high resolution star sensor. Firstly, with the help of the normal distribution of static star image energy model, introducing the star image motion speed, the energy distribution function of moving stars was obtained. Secondly, in order to obtain the star image motion speed, two solution methods were studied: (1) star image motion model based on the coordinate transformation, (2) image motion model based on the stellar rotation vector. Finally, the simulation environment was established. Through adjusting input parameters such as integral time, rate of change of three attitude angle, the launch time, location, important simulation data of stars observed by star sensor in orbit could quickly be obtained, such as navigation stars information, value and direction of image motion, intensity distribution, signal to noise ratio. This work is very important to study and evaluate the star image motion compensation algorithm.
- image motion model /
- star sensor /
- coordinate transformation /
- simulation

[1]	Samaan M A. Toward faster and more accurate star sensors using recursive centroiding and star identification[D]. Texas A M University, 2003.
[2]
[3]	Jin Yan, Jiang Jie, Zhang Guangjun. Star extraction method for high dynamic star sensor[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(11): 2281-2285. (in Chinese)
[4]
[5]
[6]	Jin Yan, Jiang Jie, Zhang Guangjun. Highly dynamic star tracking algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(1): 212-217. (in Chinese)
[7]	Li Baohua, Chen Xijun, Zheng Xunjiang, et al. Autonomous star tracking algorithm with high dynamic spacecraft[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(1):190-195. (in Chinese)
[8]
[9]
[10]	Miller B M, Rubinovich E Y. Image motion compensation at charge-coupled device photo-graphing in delay-integration mode[J]. Automation and Remote Control, 2007, 68(3): 564-571.
[11]	Liu Haibo, Su Dezhi, Tan Jichun, et al. An approach to star image simulation for star sensor considering satellite orbit motion and effect of image shift[J]. Journal of Astronautics, 2011, 32(5): 1190-1184. (in Chinese)
[12]
[13]
[14]	Liu Chaoshan, Ma Ruping, Xiao Chengui, et al. Star pattern matching for celestial guidance[J]. Journal of Astronautics, 2006, 27(1): 31-35. (in Chinese)
[15]	Wu Xiaojuan, Wang Xinlong. Motion blur of star image and restoration[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2011, 37(11): 1-5. (in Chinese)
[16]
[17]	Liu Chaoshan, Liu Guangbin, Wang Xinguo, et al. Star sensor principle and application strapped on missile[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2010: 205. (in Chinese)
[18]
[19]	Huang Yuan, Wang Kedong, Liu Bao. INS/CNS integration schemes for a maneuvering spacecraft[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(6): 1622-1628. (in Chinese)

[1]	任平川, 周琦, 金荷, 宋卿争, 缪鹏飞. 星敏感器动态精度评价方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210571-1-20210571-8. doi: 10.3788/IRLA20210571
[2]	冯婕, 李豫东, 文林, 郭旗. CMOS图像传感器辐射损伤导致星敏感器性能退化机理 . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20190555-20190555-7. doi: 10.3788/IRLA20190555
[3]	程龙, 王栋, 谷松, 高飞, 杨林, 李林. 星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 520001-0520001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
[4]	王宏力, 何贻洋, 陆敬辉, 杨阳, 陈俊宇. 星敏感器安装误差的三位置法地面标定方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1113003-1113003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1113003
[5]	刘源, 谢睿达, 赵琳, 郝勇. 基于机器学习的大视场星敏感器畸变在轨标定技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217004-1217004(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217004
[6]	袁洪琳, 李帆, 于涛, 张存读, 赵建辉. 基于可分离模糊核的复合运动模糊星图建模与仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1126001-1126001(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1126001
[7]	崔祥祥, 王宏力, 陆敬辉, 乔兴, 邓长智, 张勇, 赵爱罡. 适用于小视场星敏感器的导航星表构建方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1249-1253.
[8]	张明军, 高文英, 牛泉云, 袁兴起. 聚光光伏系统菲涅耳聚光器性能分析与仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2411-2416.
[9]	王良训, 周辉, 李子乐, 刘国根, 王虹, 王雅培. 面向星载激光测高仪的陆地目标响应函数仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3424-3430.
[10]	李健, 张广军, 魏新国. 多视场星敏感器数学模型与精度分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1223-1228.
[11]	张磊, 何昕, 魏仲慧, 梁国龙. 星图分布对星敏感器最小二乘姿态精度的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1836-1841.
[12]	吴峰, 沈为民, 朱锡芳, 陈宇恒, 许清泉. 通过扩展编程模拟星敏感器光学系统成像方法的研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1561-1567.
[13]	江帆, 王忠素, 陈立恒, 吴清文, 郭亮. 星敏感器组件的热设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3740-3745.
[14]	范丹, 陈淑芬, 高远, 付雷, 邹正峰, 孟彦斌. 基于色散控制的全光纤掺镱被动锁模激光器的设计与仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2399-2403.
[15]	田晶, 陈航, 涂世杰. 微小气泡远场散射模型的仿真与分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2442-2446.
[16]	王莹, 王延杰, 周渝人, 姚志军, 丁南南. 基于三维仿真平台的二维跟踪算法性能检测 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 2007-2012.
[17]	孙亚辉, 耿云海, 王爽. 星敏感器像平面移位误差的分析与校正 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3321-3328.
[18]	孙高飞, 张国玉, 高玉军, 王凌云, 苏拾, 付芸, 王向东. 星敏感器地面标定设备的设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2822-2827.
[19]	任秉文, 金光, 王天聪, 钟兴, 张鹏. 机载全天时星敏感器参数设计及实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1003-1010.
[20]	李葆华, 陈希军, 郑循江, 泮宏梁. 星敏感器高动态下自主星跟踪算法 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 190-195.

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弹载星敏感器像移模型及其仿真分析

1. 第二炮兵工程大学理学院,陕西西安 710025

作者简介:
刘朝山（1965- ），男，副教授，博士，主要从事天文导航等方面的研究。Email：chaoshan_liu@163.com

收稿日期: 2012-09-13
修回日期: 2012-10-02
刊出日期: 2013-05-25

基金项目:

陕西省自然科学基金

中图分类号: V448

关键词:

摘要: 星敏感器像移模型是星图运动补偿算法的关键技术，也是动态星模拟算法中的重要组成，它为高分辨率星敏感器的全链路运动模糊的建模仿真提供支撑。首先，借助正态分布的静态星像能量模型，引入星像移速度，得到匀速运动星像的能量分布函数。其次，为了获取星像移速度，研究了两种解算方法：（1）基于坐标系转换的星像移模型；（2）基于星光矢量旋转的像移几何模型。最后，建立仿真环境，通过调整积分时间、三个姿态角变化率、发射时间、地点、观星时弹体姿态角等输入参数，可以获取弹载星敏感器在轨运动时观测星像的重要仿真数据：如导航星信息，像移大小、方向，灰度分布，信噪比等。这对星图运动补偿算法的研究和评价都显得十分必要。