传感器过饱和条件下的星像点细分定位

贾瑞明，马晓蕾，郝云彩



传感器过饱和条件下的星像点细分定位

贾瑞明1，马晓蕾1，郝云彩2

( 1. 北方工业大学电子信息工程学院，北京 100144；2. 北京控制工程研究所空间智能控制技术国家重点实验室，北京 100190 )

本文针对星点成像中的过饱和现象，分析了星像点的点扩散函数(PSF)特性，建立了过饱和星像点能量分布模型，提出了一种过饱和星像点PSF相关算法。该算法首先确定与星像点目标区域相似度最好的PSF序列，通过找到该序列的最大值进行定位。仿真实验表明：在星像点有噪声的条件下，PSF相关法的定位误差低至0.05 pixel；在非对称PSF条件下，定位误差依然小于0.1 pixel，均比传统的质心法、曲面拟合等方法的定位精度高。

制导与控制；能量分布；过饱和；PSF相关算法；质心法

0 引 言

高精度星敏感器作为精度最高的空间姿态测量装置，在航天器中得到了广泛应用[1-2]。星敏感器的测量精度直接决定着航天器的姿态角测量精度，而星点提取算法中的单星星点定位精度决定了星敏感器的测量精度[3-4]，因此提高和优化星点中心定位精度是提高星敏感器定位精度的重要途径。在星敏感器工作的同一视角内既有亮星也有暗星，亮星在曝光时间较短的情况下即可形成清晰的星点图像，暗星则需要在相对较长的曝光时间下才可形成清晰的星点图像[5]。当星点目标亮度较大时，该星点图像可能会产生过饱和截断现象[6-7]。研究人员在研究星像分布模型上通常采用高斯能量分布模型[4]，张新宇等人已经验证了该假设的合理性。……