基于星三角形外接圆的星图识别算法

文 涛，王宏力，陆敬辉，詹巧林，高志勇

（1.第二炮兵工程学院304教研室，陕西西安 710025;2.空军驻华北地区军事代表室，北京 100086）

0 引言

星敏感器是一种以恒星作为测量对象的高精度飞行姿态测量装置，因其具有指向精度高、无姿态积累误差、快速的故障诊断能力和智能化受到了人们的越来越多的重视［1］。星敏感器的基本原理是通过光学系统将瞬间视场内的若干颗恒星成像于其图像传感器上，通过数据处理单元对星图进行星图预处理、星图识别、姿态计算等处理，获得星敏感器瞬时视轴指向信息，然后根据星敏感器在航天器上的安装位置，经过一定的坐标转换，最终给出航天器本体坐标系的方位信息［2］。其中，星图识别是星敏感器工作的关键，其算法的优劣直接关系到星敏感器的性能。

用星敏感器进行恒星定姿的星图识别算法很多，归纳起来主要有三角形算法、主星对算法、栅格算法、多边形角距算法、奇异值分解算法、神经网络法和遗传算法等，但真正能够应用于工程实际的并不多，比较可靠的仍然是三角形算法［3～5］。三角形算法的核心思想是将由观测星构成的三角形模式唯一地与导航星表中的相同构型的三角形模式进行匹配。这种方法实现起来比较简单，也比较形象、直观，但是，三角形算法的特征模式维数较低，在获取星模式特征的过程中如果测量误差较大，较多的冗余匹配会导致识别成功率迅速降低［6］。因此，本文提出一种改进的三角形算法，能够很好地克服三角形算法的缺点，实现全天自主星图识别。……