题目：基于星敏感器的定姿定位关键技术研究

 

        星敏感器是天文导航系统中定姿精度最高的传感器，星敏感器最主要功能是星光定姿，星敏感器基于间接敏感地平技术也可以实现天文定位。本文针对星敏感器定姿及实验系统搭建的技术需求，对实拍夜空星图的预处理、星敏感器外场标定方法进行了技术研究，针对星敏感器定位技术，对视场内可观测星数的概率分布以及星光折射解析定位精度分析方法进行理论基础研究。

        针对传统星像点质心定位算法中需要对星图进行多次遍历实时性差的不足，提出了一种快速星像点质心定位算法。将星像点粗提取算法和亚像素质心定位算法进行整合，只需一次星图遍历，即可完成整幅星图所有星像点的质心定位。基于真实星图的验证结果表明了该方法的有效性，该方法与传统方法相比，计算时间减少了9.5%左右。

        星敏感器传统标定方法操作复杂、设备昂贵，本论文提出了一种星敏感器的外场星光标定方法。该方法利用星图叠加技术降低星图噪声，提高了可观测星的星等和数量，解决了传统星光标定法需要长时间观测的问题，工业相机标定后的星光矢量精度得到了显著改善。

        星光折射解析定位方法的必要条件之一就是视场中存在至少3颗折射星，为了对视场内所有观测星及其中折射星的数目进行统计分析评估，提出了一种新的基于组合概率的视场内可观测星数的分布模型，该模型作为一个基础分析工具，可以适用于任何视场范围的可观测星数预测。然后在分析星光折射几何关系的基础上，进而推导了视场内可观测折射星数的模型。

        最后，为了对星光折射解析定位方法的定位精度进行定量评估，提出了星光折射解析定位方法定位精度因子C-GDOP，并推导了其计算公式，囊括了航天器地心距、折射星角距和折射星数目等完备参数，仿真结果证明了C-GDOP因子的有效性。