高精度三譜段彩色星敏感器的實現方法
【專利摘要】高精度三譜段彩色星敏感器的實現方法，涉及一種星敏感器技術，解決現有技術采用單片CMOS接收彩色星圖圖像，影響圖像質心精度；并且由于鏡頭采用傳統的星敏感器鏡頭，存在較大色差，影響匹配精度等問題，本發明采用高分辨率高靈敏的CMOS探測器獲取星圖；針對采用傳統采用星角距進行星匹配需要多顆星，利用恒星的光譜特性進行彩色星圖的識別來降低視場內觀測星數量；針對采用單片彩色CMOS芯片獲取的三色星圖質心精度低問題，采用三片CMOS傳感器分別獲取三色星圖。本發明具有精度高、抗干擾性強、可不依賴其它系統進行獨立導航等優點。
【專利說明】高精度三譜段彩色星敏感器的實現方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種星敏感器技術，具體涉及一種高精度三譜段彩色星敏感器的實現 方法。

【背景技術】
[0002] 星敏感器基本工作原理為恒星所發出的星光經光學系統成像在探測器靶面上，由 成像系統拍攝視軸指向星空的圖像，通過信號處理電路對數字化后的星圖進行處理，主要 包括恒星目標檢測（星提取）、星識別、姿態計算等過程，最后確定星敏感器光軸在慣性空 間中的指向，再利用己知的星敏感器與載體的安裝角和此指向就可以完成載體三軸瞬時姿 態的測量。
[0003] 傳統的星匹配都根據星角距，加拿大Ryerson大學提出采用單片彩色CMOS來獲取 星圖，但由于采用單片CMOS接收彩色圖像，影響獲取的質心精度；同時，由于鏡頭采用傳統 的星敏感器鏡頭，存在較大色差，影響匹配精度。


【發明內容】

[0004] 本發明為解決現有技術采用單片CMOS接收彩色星圖圖像，影響圖像質心精度；并 且由于鏡頭采用傳統的星敏感器鏡頭，存在較大色差，影響匹配精度等問題，提供一種高精 度三譜段彩色星敏感器的實現方法。
[0005] 高精度三譜段彩色星敏感器的實現方法。該方法由以下步驟實現：
[0006] 步驟一、確定探測的星等，根據傳感器的工作譜段進行三譜段的劃分；根據恒 星的光譜能量分布I (λ)、光學系統在傳感器的三譜段內的透過率τ (λ)和傳感器的 量子效率η (λ)，分別計算出三譜段內接收到的光能量比值分別為

【權利要求】
1. 高精度三譜段彩色星敏感器的實現方法，其特征是，該方法由以下步驟實現： 步驟一、確定探測的星等，根據傳感器的工作譜段進行三譜段的劃分；根據恒星的 光譜能量分布Ι(λ)、光學系統在傳感器的三譜段內的透過率τ (λ)和傳感器的量子 效率η (λ)，分別計算出三譜段內接收到的光能量比值分別為

λ min為傳感器接收的最短波長，λ _為傳感器接收的最長波長，定義三 譜段的區間分別為藍（λ min?0· 52 μ m);綠（0· 52 μ m?0· 61 μ m);紅（0· 61 μ m?λ _); 根據探測的星等，建立星對間的星角距表； 步驟二、構建彩色星圖的匹配算法，以步驟一中的光能量比值公式和星角距表中的星 角距作為匹配判據，剔除引起誤差的星對； 步驟三、在地面采用不同的模擬星來進行輻射定標，對通過計算得到的三譜段的圖像 灰度值比率進行校正，得到基于地面校驗后的三譜段圖像灰度值比率和星對間的星角距匹 配算法； 步驟四、在軌飛行后，首先將三譜段圖像進行融合形成高分辨率的全色黑白圖像，采用 傳統的星對間的星角距匹配算法，進行星識別，將實際在軌測試得到的三譜段圖像灰度值 比率和基于地面校驗后的三譜段圖像灰度值比率進行比較，根據實際測試結果對基于地面 校驗后的彩色星庫中的三譜段的圖像灰度值比率進一步校正；經在軌校正后，基于在軌校 驗后的三譜段圖像灰度值比率和星對間的星角距匹配算法進行星識別，采用將三譜段圖像 進行融合形成高分辨率的全色黑白圖像再進行質心提取，提高質心提取的精度。
2. 根據權利要求1所述的高精度三譜段彩色星敏感器的實現方法，其特征在于，步驟 一中確定探測的星等，根據觀測星的光譜特性在已有星庫內增加可探測星等范圍內各星的 光譜信息，構建彩色星庫。
3. 根據權利要求1所述的高精度三譜段彩色星敏感器的實現方法，其特征在于，步驟 三中在地面采用不同的模擬星來進行輻射定標時，探測的星數n的范圍在20至200之間； 步驟四中，采用傳統的星對間的星角距匹配算法，進行星識別時，星數m在20至150之間。
【文檔編號】G01C21/02GK104154912SQ201410367132
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】余達, 李 杰, 李明晶, 劉金國, 郭永飛, 劉春香, 石俊霞 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所