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第1章 概论 1

1.1天文基础知识 2

1.1.1恒星的特性 2

1.1.2天球及天球坐标系 3

1.1.3星表 4

1.2天文导航概述 5

1.2.1天文导航基本原理 6

1.2.2天文导航特点及系统组成 9

1.3星敏感器简介 10

1.3.1星敏感器原理及结构 11

1.3.2星敏感器技术现状 12

1.3.3星敏感器技术发展趋势 16

1.4星图识别简介 17

1.4.1星图识别基本原理 18

1.4.2星图识别基本过程 19

1.4.3星图识别性能评价 21

1.5星图识别算法与发展趋势 22

1.5.1子图同构类算法 22

1.5.2模式识别类算法 24

1.5.3其他识别算法 27

1.5.4星图识别算法发展趋势 29

参考文献 29

第2章 星表与星图处理 32

2.1星表划分 32

2.1.1导航星表 33

2.1.2常用星表划分方法 34

2.1.3内接正方体星表划分方法 35

2.2导航星筛选与双星处理 37

2.2.1导航星筛选 37

2.2.2双星处理 40

2.3星图模拟生成 42

2.3.1星敏感器成像模型 43

2.3.2星图数字图像合成 47

2.4星点质心细分定位 49

2.4.1星图图像预处理 49

2.4.2细分定位方法 51

2.4.3仿真实验及结果分析 54

2.5星点质心误差校准 58

2.5.1星点质心定位的像素频率误差 59

2.5.2像素频率误差的建模 61

2.5.3像素频率误差的校准 62

参考文献 63

第3章 改进的三角形星图识别 65

3.1现有三角形星图识别方法 66

3.1.1三角形星图识别基本原理 66

3.1.2三角形星图识别存在的问题 68

3.2采用角距匹配的星图识别 70

3.2.1星对的生成和存储 70

3.2.2观测三角形的选取 72

3.2.3三角形的识别 74

3.2.4验证过程 75

3.2.5仿真实验及结果分析 79

3.3采用P向量的星图识别 84

3.3.1 P向量的生成 85

3.3.2导航数据库的构造 88

3.3.3匹配识别 90

3.3.4仿真实验及结果分析 92

参考文献 96

第4章 采用星模式的星图识别 97

4.1栅格算法简介 98

4.1.1栅格算法基本原理 98

4.1.2栅格算法存在的缺点 99

4.2采用径向和环向特征的星图识别 100

4.2.1特征模式的生成与存储 101

4.2.2识别过程 104

4.2.3仿真实验及结果分析 107

4.3采用Log-Polar变换的星图识别 112

4.3.1 Log-Polar变换原理 112

4.3.2采用Log-Polar变换的星图特征提取 114

4.3.3星图的特征字符串编码及识别 116

4.3.4仿真实验及结果分析 121

4.4无标定参数的星图识别 124

4.4.1星敏感器内参数对星图识别的影响 125

4.4.2与标定参数无关的特征量的提取 126

4.4.3匹配识别 129

4.4.4仿真实验及结果分析 132

参考文献 138

第5章 采用神经网络的星图识别 139

5.1神经网络简介 140

5.1.1神经网络基本概念 140

5.1.2神经网络基本特征 141

5.1.3神经网络基本原理 142

5.2采用星向量矩阵特征的神经网络星图识别 144

5.2.1自组织竞争神经网络 144

5.2.2导航星特征的提取与存储 146

5.2.3自组织竞争神经网络的构建 149

5.2.4仿真实验及结果分析 151

5.3采用混合特征的神经网络星图识别 155

5.3.1竞争网络的构建 155

5.3.2特征向量的提取与识别 157

5.3.3仿真实验及结果分析 159

参考文献 160

第6章 采用帧间星点匹配的快速星跟踪 161

6.1星敏感器的跟踪模式 161

6.1.1星跟踪基本原理 161

6.1.2星跟踪特点 162

6.1.3常用星跟踪算法 163

6.2采用帧间星点匹配的快速星跟踪算法 164

6.2.1基本原理 164

6.2.2采用分区星表的导航星检索 168

6.2.3阈值映射 168

6.2.4先排序后匹配识别 170

6.25星点位置预测 171

6.3仿真实验及结果分析 172

6.3.1星跟踪参数的选取 172

6.3.2星点位置噪声对星跟踪的影响 175

6.3.3星敏感器姿态运动形式对星跟踪的影响 178

6.3.4跟踪处理速度 179

参考文献 180

第7章 星图识别硬件实现及性能测试 181

7.1星图识别的RISC处理器实现 182

7.1.1 RISC数据处理电路总体结构设计 182

7.1.2主要元器件的选用 183

7.1.3 RISC数据处理电路硬件设计 185

7.1.4 RISC数据处理电路软件设计 189

7.2星图识别半实物仿真测试 191

7.2.1测试系统构成及测试方法 191

7.2.2星图识别及星跟踪功能测试 192

7.2.3全天球星图识别时间 195

7.2.4姿态测量数据更新率 196

7.3星图识别外场观星试验 197

7.3.1借助Skymap的人工星图识别 197

7.3.2星图识别及星跟踪功能测试 202

参考文献 207