星敏感器白天观星技术研究

bb20920d · 发表于 2022-5-11 15:26:09

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基于星光导航的星敏感器是目前各种姿态测量部件中精度最高的姿态敏感器之一，在大气层外的卫星平台上得到了广泛应用，但在大气层内的空间飞行器上，如飞艇、浮空气球、高空长航无人机，甚至导弹上还没有得到广泛应用，白天的强背景是阻碍星敏感器全天时应用的主要因素。从国内外相关文献来看，有关星敏感器白天观星的研究较少，主要是针对各自特定的应用背景进行设计，或者对探测灵敏度进行分析，没有全面的分析不同的应用环境下，星敏感器白天观星的可行性以及后续星点检测算法的研究。因此，对传统的星敏感器光学系统进行改进，减少强背景光的影响，并提出强背景下弱星点目标检测算法，对于白天观星的星敏感器的研究是很有必要的。本文针对白天观星的星敏感器的关键技术展开研究，主要包括以下内容：1、分析了天空背景亮度的形成原理，利用MODTRAN，仿真了10km~50km的轨道高度、有无气溶胶、云的大气环境下，星敏感器在各种方位下接收到的天空背景亮度的变化情况。2、根据星点成像原理和信噪比模型，推导出更精确的可探测极限星等公式，在0.4μm ~1.1μm的波长范围内，研究工作光谱、光学系统、探测器方位等对探测灵敏度的影响，找出提高探测灵敏度的方法，结合探测概率和探测精度，研究典型参数下星敏感器白天观星的可行性。3、分析白天观星星图的特点，基于形态学和局部方差增长法的星点检测算法，并在此基础上进行改进，利用星点的灰度分布特征排除虚假目标点。实验表明，该算法可以有效的检测复杂背景下的星体目标。

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