一、星图识别质心提取算法研究（论文文献综述）
侯娅贤[1]（2021）在《星敏感器高动态运动星点定位技术研究》文中研究说明星敏感器作为航天器导航系统的重要组成部分,是姿态测量的高精度仪器。随着航天事业的迅猛发展,航天器在轨高动态机动能力已成为航天任务重大需求。在高动态环境下,航天器的大幅度机动、大角速度运动等使得星敏感器与观测恒星相对运动过快,导致图像上的星点产生运动拖尾、信噪比下降等退化问题,引起星点定位性能下降,动态性能受限。因此对星敏感器高动态运动星点定位技术的研究尤其重要。在高动态场合中,像素固定模式噪声、像素非均匀性噪声、暗信号非均匀性等背景噪声是影响星敏感器灵敏度的重要因素,且运动模糊使得星点产生拖尾,导致星点质心提取精度下降、甚至提取失败。本文主要围绕提高星敏感器在高动态环境中的星点定位精度展开研究。主要内容分为以下几个部分:（1）介绍了星敏感器的基本工作原理和主要技术指标,分析了影响星敏感器动态性能的因素,并总结了背景噪声抑制及运动星点拖尾去除的国内外研究现状。（2）分析了静态恒星成像特征,在其基础上,分析了三轴旋转运动对星敏感器恒星动态成像的影响,并推导出恒星动态成像模型。分析了星图背景噪声及星图退化的原理,并介绍了星点细分质心定位原理及常用的质心计算方法。（3）针对高动态条件下星图信噪比严重下降的问题展开相关算法研究,介绍了背景噪声抑制常用星点校正方法,针对资源紧凑的星敏感器,提出一种动态自适应在轨校正方法,通过仿真实验验证了方法可适应星敏感器角速度的变化,极大的节约空间资源成本并实时去除星图背景噪声,成功提高星图信噪比。（4）针对高动态条件下星点运动拖尾问题,从运动模糊核参数估计和星点重建两个步骤分别展开研究。关于模糊核估计,根据星敏感器的需求,提出一种基于单帧星图快速模糊核估计方法,在双频谱域内使用PCA估计运动角度,并提出一种自适应调整方法估计运动模糊尺度,通过实验验证了该方法可快速得到精确的模糊核参数,满足星敏感器的需求。关于星点重建,提出基于超拉普拉斯复原算法区域复原方法,对星点图像做局部的复原处理,节约空间资源成本的同时也提高了算法的实时性。实验验证了算法能够有效去除星点拖尾,聚集星点能量,进一步提高了图像信噪比。（5）设计星敏感器高动态运动星点定位的总体算法,使用本文方法提取的星点质心误差大大降低且星点提取数目增加,验证了所提方法能够有效提高星敏感器在高动态条件下的星点定位性能,对改善星敏感器的动态性能有着重要意义。
张淑芬[2]（2021）在《基于衍射光栅的高精度干涉星敏感器研究》文中认为星敏感器具有安全、可靠性高、精度高和抗干扰性强的优点,在地球遥感、地球测绘、洲际导弹和行星测绘等方面得到了广泛应用。随着航空航天事业的飞速发展以及应用场合的特殊化,要求星敏感器同时具备高精度、大视场、轻小化的性能。由于传统星敏感器精度与视场、体积、质量等性能之间存在相互制约的关系,目前国内外高精度星敏感器视场小、体积大、质量重,而一般传统微型星敏感器虽然实现了大视场,但是测量精度普遍较低,其精度等级较大型星敏感器相差一个量级。干涉星敏感器在传统星敏感器求取质心的基础上,利用星像点的光强信息进一步进行细分,因此突破了质心求取的精度限制,在相同的视场和探测器阵列数下可以获得更高的角度测量精度。在此背景下,本论文开展了基于衍射光栅的高精度干涉星敏感器的研究。首先,对星光场在基于光栅的干涉星敏感器中的传输过程进行了数学建模,并模拟仿真了星光入射角度变化时,探测器所探测到的图像变化,分析了基于光栅的干涉星敏感器精定位及粗精定位结合方法在理论上的可行性;然后,对基于光栅的干涉星敏感器结构进行了设计;最后,搭建实验平台验证基于光栅的干涉星敏感器粗精结合方法在实际应用中的可行性。本论文研究的具体工作如下:第一,利用角谱理论对星光场在基于光栅的干涉星敏感器中的光学传输过程进行数学建模,确定了干涉星敏感器利用光斑质心坐标进行粗定位和利用光斑相对强度进行精定位的方法,并将粗定位与精定位相结合以获取星光入射角度。得出了干涉星敏感器单星测量角分辨率与光栅周期、两块光栅之间的距离及电子学细分倍数有关的结论。模拟仿真了星光入射角度变化时,探测器上所探测到的图像变化,分析了干涉星敏感器精定位及粗精定位结合方法在理论上的可行性。第二,利用光学设计软件ZEMAX对基于光栅干涉的星敏感器结构进行了设计,设计出的干涉星敏感器视场为20°,系统F数为1.77,焦距为70.89mm,实现了单个星体在干涉星敏感器上的四个光斑组成一个紧凑的方形区域,且各光斑在不同视场下的均方根半径都很小,光斑能量分布集中。第三,搭建实验平台,验证基于光栅的干涉星敏感器粗精结合方法在实际应用中的可行性。
赵雅智[3]（2021）在《基于星载光学敏感器的星图识别方法与仿真系统研究》文中认为星图识别是恒星导航、服务飞行器姿态定位的重要依据,对服务飞行器与目标飞行器交互对接及未来的飞行器维护、故障排除意义重大。本文基于Scilab/Xcos仿真平台,实现基于星载光学敏感器的星图识别方法与仿真系统的设计研究。本文的研究工作如下:（1）仿真平台分析及仿真系统总体设计。基于开源软件Scilab构建系统开发平台和环境,简要概述了Scilab自带的视觉库工具箱IPCV。介绍了星图识别仿真系统的总体设计思路与流程。（2）星图识别理论基础的研究。从星图模拟、星图预处理到星图识别,研究分析星敏感器成像、数字图像合成与星图噪声的添加,实现星图的仿真模拟;研究分析星图去噪,星点细分定位方法,完成星图的预处理;研究分析导航星库的建立与三角形星图识别算法,对预处理后的星图进行三角形算法的匹配,匹配成功后给出导航星在特征数据库中的编号以及在天球坐标系下的赤经赤纬等值。（3）星图识别方法与仿真系统的设计与实现。基于星图识别理论基础,对各功能进行模块的划分设计与封装,并在Scilab/Xcos平台下搭建模型,完成系统的正常运行,并将实验结果与MATLAB实验结果数据进行对比。本文初步完成了星图识别仿真系统研究。将系统各功能模块进行设计封装,并在Scilab/Xcos平台下,搭建系统仿真模型,通过运行仿真系统,将实验结果与MATLAB实验数据进行对比,证明仿真系统计算精度符合要求。
梁晓波[4]（2020）在《基于天文定向技术的望远镜指向修正研究》文中指出随着科学技术的不断发展与进步,光学望远镜的制造精度和探测能力有了极大的提升,其应用也由天文观测延伸到人造卫星跟踪测量、在轨目标监视识别、自由空间激光通信、引力波测量、空间科学探索等,使用更大口径的光学望远镜对目标进行精密探测也成为一种趋势。大口径镜面能够有效提高望远镜角分辨率、极限探测能力等指标,同时也为望远镜指向精度带来挑战。指向精度受到制造、安装以及使用环境中的多项因素所造成的影响,导致观测精度和效率下降。指向精度是衡量望远镜性能的关键指标,也是一个重要的研究方向。传统提高指向精度的方式主要是通过提高望远镜结构刚度、机械零件加工精度、更换高分辨率编码器等方式,但这种方式已逐渐逼近各元器件的加工和制造极限,难以进一步提高,同时过于精密的零部件也对加工工艺提出了更为苛刻的要求,不利于望远镜的日常维护,引起制造成本的激增。天球上的天体广泛分布在全天区,且其位置可以准确计算,是望远镜指向误差修正的理想标准源。天文定向技术根据天体的位置对指向进行估计,不需要建立望远镜误差模型,具有更高的指向修正精度。随着计算机技术、光电探测技术的不断进步,基于天文定向技术对望远镜实时进行角秒级甚至亚角秒级精度的指向修正成为可能,目前,该方式是对望远镜进行高精度指向修正的主流方式,具有极高的研究价值与应用价值。本论文中所研究的望远镜具有图像中暗星多、视场大、指向修正精度及速度性能指标要求高的特点,结合实验室设备的具体工作环境与指标要求,对天文定向过程中的若干问题进行了讨论,并重点对高鲁棒性星图识别算法、光学系统畸变修正以及实时指向修正问题进行了研究,具体如下:第一,对天文定向中的星图识别算法进行了研究。在对传统星图识别算法的优缺点做出分析之后,结合工程环境与要求,提出了一种高鲁棒性的星图识别算法,用以解决部分望远镜参数含有误差甚至缺失条件下的准确识别问题。使用实测星图对多种星图识别算法进行测试,根据测试结果对星图识别算法的运算速度、检出率、虚警率、漏警率、鲁棒性等关键指标进行了分析。第二,根据地平坐标系转换至像素坐标系中的公式,结合各个误差源之间的相关性,建立了新的畸变误差修正方法。该方法基于模拟退火算法,能够同时对指向、畸变以及多个望远镜参数进行最优估计。通过实测图像对畸变修正算法进行了测试,并对修正结果的运行速度、精度、稳定性进行了分析。第三,本论文在望远镜畸变系数和参数最优估计结果的基础上,提出了一种望远镜指向快速修正方法。通过实测数据对相应修正方法的有效性、速度、精度等指标进行测试,并对结果进行了分析和讨论。综上所述,本论文对望远镜指向修正中若干关键问题进行了研究和讨论。同时,鉴于结构和原理的相似性,本论文中的一些方法可以为其它平台的光电跟踪设备指向修正、畸变修正、恒星识别等问题提供可以参考的经验。
蒋梦源[5]（2020）在《大视场CCD星图处理方法研究》文中研究指明照相天顶筒作为一种天文测地仪器,多数仪器的视场不足1°。目前国家授时中心已投入观测的照相天顶筒视场为1°左右,由于大视场照相天顶筒可以拍摄到更多星像,提高观测地点铅垂线的解算精度,因此中国科学院国家授时中心委托国内相关单位正在研制的新型照相天顶筒视场增大到2°.34。随着视场增大,像差、视场畸变、投影误差等会进一步增大,对于小视场采用的理想切平面投影方法需要进行改进。本文分析比较了多种星图处理方法,利用照相天顶筒拍摄的实际星图进行实验,进而探索出适用于大视场CCD星图的处理方案。星图处理工作包括星像质心提取和星图识别,其中星像质心提取是为了得到高精度的星像质心的量度坐标,星图识别是根据星像和参考星的位置信息进行特征匹配,得到星像与参考星的对应关系。在星像质心提取方面,经分析比较高斯滤波、中值滤波的效果,认为高斯滤波更适合CCD星图处理;根据星像与噪声的灰度特征,采用阈值分割提取星像区域;在星像质心提取中比较不同的质心算法,结果表明加权质心法计算的星像质心位置更稳定且效率更高。在星图识别工作中,研究并实现了三角形算法进行星图识别。星像质心位置是在二维的底片坐标系中量度的,参考星的视位置是在三维球面坐标系中描述的,在利用三角形算法识别前,需先进行坐标系转换。对此研究了先将参考星投影到理想切平面后再利用三角形算法进行识别的方案,对于理想切平面投影,分别采用了投影公式法和MDS算法。同时研究了先将星像转换到三维天顶筒坐标系下后再利用三角形算法进行识别的方案。最后利用观测数据,对多种识别方案进行比较,结果表明先将星像转换到三维天顶筒坐标系下后再利用三角形算法进行识别的方案能够获得更好的位置解算精度。
刘浪蜚[6]（2020）在《空间飞行器多源动态天文导航方法研究》文中进行了进一步梳理我国正处于“航天大国”向“航天强国”的转型时期,随着航天技术的不断丰富与发展,我国进行了越发密集的航天发射任务。随着深空探测的不断深入,航天器导航正从基于地球测控的导航方案向自主化方向发展,以便在没有人机交互或人类协助的条件下引导航天器。为实现空间飞行器在地球轨道乃至深空探测领域的自主导航,需对由多种天文导航方式组合而成的导航技术进行研究。本文以拓宽导航系统应用范围、提高动态适应能力为研究目的,开展多源动态天文导航方法研究,力求形成一种高精度、强自主、抗干扰的航天器自主导航方案。X射线脉冲星导航是天文导航研究的新方向,为太阳系甚至银河系中任何地方进行自主导航提供可能性。脉冲星导航方案一旦建立,可成为近地乃至深空领域的通用方案。针对动态环境下难以保持长时间脉冲星“可见”的问题,本文对脉冲星可见条件进行分析,建立脉冲星选星方案,保证脉冲信号的连续性和有效性。对脉冲信号在宇宙空间中传播产生的时间延迟进行分析与建模,构建脉冲光子到达时间转换模型,利用脉冲星观测数据实现脉冲辐射轮廓的生成。在上述工作基础上,完成脉冲星导航理论体系的构建与仿真验证。为解决脉冲星导航观测周期长,难以提供连续、实时导航信息等问题,引入星光导航方法,提升导航系统的实时性与抗扰能力。为满足天文导航实验的需求,建立星光导航仿真系统,模拟星敏感器数据处理过程。为解决动态环境下星图成像模糊问题,开展星图预处理技术研究,提升模糊星图的星点提取、姿态估计精度。利用非线性滤波方法将脉冲星导航和星光导航结合起来,利用基于系统误差协方差范数的动态分配信息因子算法进一步提高组合导航系统的自适应能力。构建惯性/天文导航系统,抑制惯导系统误差积累,有效提高导航信息更新频率。与单一导航系统相比,组合导航系统在导航精度上明显提高,对于系统故障、量测缺失等突发情况,具有更好的鲁棒性与动态适应能力。本文研究的空间飞行器多源动态天文导航方法,充分利用脉冲星、星光、惯性导航信息,保证在动态环境下,导航系统仍能保持高度的自主性,能够提供稳定、高效的导航服务,极大提高空间机动飞行器响应和生存能力,满足地球轨道乃至深空探测任务的导航需求。
武少冲[7]（2020）在《短波红外三视场空基星敏感器定位定向应用研究》文中研究表明天文导航是一种被动测量的导航技术,具有姿态测量精度高、抗干扰能力强的特点,在军事应用中一直占据无可替代的优势地位。近年来基于多视场星敏感器的天文自主导航成为天文导航发展的新趋势,然而该技术仍然处于静态模型验证阶段,目前还存在实际应用环境复杂、星图识别算法效率低以及定位定向误差分析不深入等问题。本文拟从上述问题出发,开展短波红外三视场空基星敏感器定位定向应用研究,具体研究工作包括以下几个方面:（1）空基平台短波红外三视场星敏感器星图仿真方法研究。深入分析空基平台恒星目标与背景特性,根据星敏感器成像机理和线性系统理论,构建基于2MASS星表的星敏感器成像链路仿真模型,综合考虑大气折射以及运动模糊对星点的影响,仿真获得想定平台位置、平台航向以及飞行时间等条件下的短波红外三视场空基星敏感器仿真星图,为后续短波红外三视场星敏感器星图识别算法与定位定向算法研究提供了数据输入,解决了目前星图识别算法测试与评估输入数据不足的问题。（2）空基平台短波红外三视场星敏感器星图识别算法研究。面向空基平台短波红外三视场星图识别需求,构建星点提取算法模型,仿真获得星点位置信息和亮度特征。基于仿真星图星点特征和导航星的模式信息,构建了分天区的导航数据库,视场间导航数据库大小仅为8.40Mb。根据三视场星图的星点分布特征,设计了一种基于天区划分的三视场星图识别算法,仿真结果表明:基于天区划分的三视场星图识别算法平均时间为0.0312s,识别成功率为96%,解决了多视场星图识别算法识别效率低、识别性能差的问题。（3）空基平台短波红外三视场星敏感器定位定向算法研究。针对空基平台高精度自主天文导航需求,基于倾角传感器、精密时间系统以及星敏感器特性构建天文自主导航定位定向模型。通过仿真实验分析倾角误差、时间误差、星敏姿态误差对定位定向模型的精度影响。为基于倾角传感器、精密时间系统和星敏感器的天文自主导航演示系统开发提供重要的理论指导。总之,通过短波红外三视场空基星敏感器星图仿真方法、星图识别算法以及定位定向算法的探索研究,可为基于星敏感器的天文自主导航技术在诸如远程战略轰炸机、临近空间飞行器、导弹等平台上的尝试应用提供重要的技术储备,为空基平台星敏感器的工程化应用提供可靠的技术支持。
提舒雯[8]（2020）在《基于星敏感器的星图预处理与星点提取技术研究》文中指出目前由于惯性/天文组合导航的精度高、自主性高、可靠性高,常被用在高精度的导航系统中。在天文导航中,星敏感器作为可以实时输出姿态信息的姿态敏感器件被广泛应用。天文导航通过星图中星点的相对位置与星库进行匹配,再进行解算得到姿态信息,因此星图中星点坐标提取的精度如何,将会直接影响到导航的精度。星点坐标提取的精度有很多因素决定,其中最重要的就是星图噪声大小与星点提取算法的精度。因此,对星图去噪技术与星点提取技术进行研究有重要意义。本文针对星敏感器所拍摄星图的预处理和星点提取技术进行研究,主要研究内容如下:首先,本文根据星敏感器的结构与工作原理,对星图中噪声的产生来源进行了分析,使用纯软件模拟与半物理仿真平台模拟两种方式获得了带噪星图,并分析了星点的点扩散模型。通过对各种传统的去噪方式进行仿真,分析总结星图去噪方法优缺点,提出了一种数学形态法和小波分析相结合的去噪方法。经过仿真验证,本文算法可以很好的保留星点的形状与灰度值。其次,针对高动态运行时产生的模糊星图现象,提出了改进的R-L算法来进行星图复原。当载体高速运行时,由于图像拍摄并不是一瞬间完成的,在曝光时间内载体的位移会导致星点能量的扩散,使得星点的形状与灰度值改变,难以获取星点的坐标信息,从而影响导航的效果。根据当前载体的运行速度与星敏感器的曝光时间,可以计算得到模糊长度。根据对运动模糊星图频谱的分析,对星图进行两次傅里叶变换,即可得到更为精确的模糊角度。在得到模糊图像的退化函数后,使用R-L算法进行复原,即可得到形状与灰度值恢复后的星图,可以有效提高后续星图识别的精度。最后,提出一种改进的星点提取方法,使用改进的Sobel算子结合区域生长法进行星点粗提取,使用高斯曲面拟合法进行质心定位得到质心坐标。通过对不同提取方法的仿真实验,对星点提取的误差进行对比分析,验证了改进算法的有效性。
李琳[9]（2019）在《数字天顶望远镜中的星图识别与匹配方法》文中研究指明数字式天顶望远镜是一种新型的光学天体测量仪器,其主要用途是测定地球自转参数（Earth Rotation Parameter,ERP,包括UT1与极移）,或是测定台站的天文经纬度。数字式天顶望远镜采用对测站所在地天顶方向恒星拍照的观测方式,得到观测图像。再根据观测图像中的恒星,确定天顶在天球参考架中的坐标。在这整个过程中,天顶望远镜的原始观测数据是成对出现的图像,后续一系列数据处理的基础就是对底片中星象的准确匹配与识别,识别的精度在很大程度上决定了世界时解算的最终精度。论文的主要研究工作和成果如下:1.简要介绍了天顶筒测量世界时的基本原理,深入地讨论和研究了天顶筒世界时观测系统的星图识别与匹配流程,主要可分为:图像预处理、星象中心提取、参考星的位置计算和星象匹配方法等相关内容;2.为了实现星图识别与匹配的全过程,满足天顶望远镜测量世界时的需求,对涉及的各种算法分别进行了分析比较,寻求计算量适中,便于实现和实时处理的算法;3.在梳理完善天顶望远镜星图识别与匹配方法的基础上,以实测数据为例,独立完成了图像的星图识别软件的编写和调试工作,实现了全部功能,得出了最终的匹配结果及底片模型;4.通过实际观测图像的归算,对软件进行了可靠性论证和定量精度评估,证实了本文工作达到了预期的研究目标,为国家授时中心的天顶筒世界时测量系统的运行提供了重要的保障。论文旨在研究数字天顶望远镜中的星图识别与匹配过程的理论流程、程序实现与评估。力求在没有现成软件的基础上,进行自主的软件编写并实现星图识别与匹配的功能。
刘炳琪,魏诗卉,苏国华,王继平[10]（2019）在《中远程导弹惯性/星光组合导航关键技术及研究现状》文中研究指明惯性/星光组合导航技术具有全程自主可控和误差不随时间积累等特点,是中远程导弹自主导航领域研究的热点和难点问题,国内外研究众多,对此研究具有重要的理论意义和工程应用价值.针对惯性/星光的研究现状,本文对现有惯性/星光组合导航的技术原理进行了详细分析,对涉及到的大视场星敏感器技术、星图匹配技术、星光折射及连续修正等关键技术及研究现状进行了分析总结,并对惯性/星光在中远程导弹上应用的发展趋势和前景进行了展望.
二、星图识别质心提取算法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、星图识别质心提取算法研究（论文提纲范文）
（1）星敏感器高动态运动星点定位技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 星敏感器工作原理及主要技术指标 |
| 1.3 影响星敏感器动态性能的因素 |
| 1.4 星图背景噪声抑制国内外研究现状 |
| 1.5 星点拖尾去除国内外研究现状 |
| 1.6 论文的研究内容及结构安排 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 高动态星图特征分析及星点定位原理 |
| 2.1 静态恒星成像特征 |
| 2.2 动态恒星成像特征 |
| 2.2.1 载体运动特征分析 |
| 2.2.2 地球公转自转对恒星成像的影响 |
| 2.2.3 恒星动态成像特征 |
| 2.2.4 旋转运动对恒星成像的影响 |
| 2.3 星图背景噪声分析 |
| 2.4 高动态星图退化及反卷积复原原理 |
| 2.5 星点细分质心定位原理 |
| 2.5.1 传统质心法 |
| 2.5.2 平方加权质心法 |
| 2.5.3 带阈值的质心法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 星图背景噪声去除算法研究 |
| 3.1 常用星图背景噪声去除方法 |
| 3.1.1 地面校正方法 |
| 3.1.2 背景平均校正方法 |
| 3.2 动态自适应滤波在轨校正方法 |
| 3.2.1 自适应尺寸调整 |
| 3.2.2 校正矩阵的初始化 |
| 3.2.3 校正矩阵更新滤波器 |
| 3.3 仿真实验及结果 |
| 3.3.1 模拟星图 |
| 3.3.2 实验与结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 星点运动拖尾去除算法研究 |
| 4.1 星点运动拖尾去除算法设计 |
| 4.2 模糊核参数估计 |
| 4.2.1 一种基于单帧星图的快速参数估计方法 |
| 4.2.2 仿真测试 |
| 4.3 星点重建方法 |
| 4.3.1 常用的复原方法 |
| 4.3.2 基于超拉普拉斯的星点重建方法 |
| 4.3.3 星点重构仿真实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 强背景噪声下高动态星点质心定位实验 |
| 5.1 星点质心提取算法设计 |
| 5.2 实验与结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历与攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）基于衍射光栅的高精度干涉星敏感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 星敏感器发展历程和研究现状 |
| 1.2.1 传统星敏感器 |
| 1.2.2 干涉星敏感器 |
| 1.3 星敏感器关键技术 |
| 1.3.1 质心定位技术 |
| 1.3.2 星图识别技术 |
| 1.3.3 姿态解算算法 |
| 1.4 论文研究主要内容及结构安排 |
| 第2章 传统星敏感器工作原理和主要技术参数 |
| 2.1 传统星敏感器工作原理 |
| 2.2 星敏感器探测能力 |
| 2.2.1 星等探测灵敏度 |
| 2.2.2 星等探测概率 |
| 2.3 光学系统参数 |
| 2.3.1 工作光谱和中心波长 |
| 2.3.2 视场和焦距 |
| 2.3.3 光学系统孔径 |
| 2.4 测量精度 |
| 2.4.1 单星测量精度 |
| 2.4.2 姿态测量精度 |
| 2.4.3 传统星敏感器提高测量精度的方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于衍射光栅的高精度干涉星敏感器 |
| 3.1 基本原理 |
| 3.1.1 粗定位 |
| 3.1.2 精定位 |
| 3.1.3 粗精结合 |
| 3.1.4 单星测量角分辨率 |
| 3.2 结构设计 |
| 3.2.1 光学干涉部分 |
| 3.2.2 角度调制部分 |
| 3.2.3 成像透镜部分 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 仿真模拟和实验 |
| 4.1 仿真模拟 |
| 4.1.1 仿真参数 |
| 4.1.2 仿真结果 |
| 4.2 光学设计 |
| 4.3 实验 |
| 4.3.1 粗定位 |
| 4.3.2 精定位 |
| 4.3.3 粗精结合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 创新之处 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文及研究成果 |
（3）基于星载光学敏感器的星图识别方法与仿真系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 星图识别仿真系统总体设计 |
| 2.1 仿真计算平台Scilab和开源视觉库IPCV概述 |
| 2.1.1 Scilab-Xcos概述 |
| 2.1.2 开源视觉库IPCV概述 |
| 2.2 总体设计 |
| 2.2.1 系统开发平台及环境 |
| 2.2.2 仿真系统设计 |
| 2.3 .本章小结 |
| 第三章 仿真系统各功能模块设计 |
| 3.1 星图模拟 |
| 3.1.1 星敏感器成像 |
| 3.1.2 数字图像合成 |
| 3.1.3 噪声模拟 |
| 3.1.4 仿真实验及结果 |
| 3.2 星图预处理 |
| 3.2.1 降噪 |
| 3.2.2 分离星点目标与背景 |
| 3.2.3 星点的分离 |
| 3.2.4 细分定位 |
| 3.2.5 仿真实验及结果 |
| 3.3 星图识别 |
| 3.3.1 导航星库的构建 |
| 3.3.2 三角形星图识别算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 仿真系统设计实现 |
| 4.1 Xcos模块封装设计 |
| 4.2 仿真系统各功能模块实现 |
| 4.3 仿真系统搭建 |
| 4.4 仿真系统测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）基于天文定向技术的望远镜指向修正研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 望远镜主要性能指标 |
| 1.2.1 聚光能力 |
| 1.2.2 分辨率 |
| 1.2.3 极限探测能力 |
| 1.3 望远镜指向误差分析 |
| 1.3.1 轴系误差 |
| 1.3.2 编码器误差 |
| 1.3.3 光心标定误差 |
| 1.3.4 蒙气差 |
| 1.3.5 重力形变 |
| 1.3.6 热力形变 |
| 1.3.7 望远镜风载 |
| 1.3.8 轴承和齿轮引起的误差 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 天文定位定向国内外研究现状 |
| 1.4.2 望远镜指向修正国内外研究现状 |
| 1.5 关键技术及研究目标 |
| 1.6 本文结构安排 |
| 第2章 天文定向基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 时间系统 |
| 2.2.1 世界时 |
| 2.2.2 原子时 |
| 2.2.3 协调世界时 |
| 2.2.4 力学时 |
| 2.3 时间系统的转换 |
| 2.3.1 北京时至世界时的转换 |
| 2.3.2 世界时至协调世界时的转换 |
| 2.3.3 协调世界时至地球时的转换 |
| 2.3.4 地球时至太阳系质心力学时的转换 |
| 2.4 坐标系系统 |
| 2.4.1 地平坐标系 |
| 2.4.2 国际天球参考系 |
| 2.4.3 WGS84参考系 |
| 2.4.4 像素坐标系 |
| 2.4.5 图像坐标系 |
| 2.5 坐标系系统的转换 |
| 2.5.1 地平坐标系至图像坐标系的转换 |
| 2.5.2 图像坐标系至像素坐标的转换 |
| 2.6 星表预处理及快速查询 |
| 2.6.1 星表选取 |
| 2.6.2 星表预处理 |
| 2.6.3 子天区中心计算 |
| 2.6.4 搜索范围计算 |
| 2.6.5 星表查询速度测试 |
| 2.7 恒星位置计算 |
| 2.7.1 蒙气差 |
| 2.7.2 岁差 |
| 2.7.3 章动 |
| 2.7.4 光行差 |
| 2.7.5 光偏转 |
| 2.7.6 地球定向参数 |
| 2.7.7 恒星位置计算方法 |
| 2.8 图像预处理 |
| 2.8.1 平暗场校正 |
| 2.8.2 背景阈值计算 |
| 2.9 星点中心计算 |
| 2.9.1 灰度质心法 |
| 2.9.2 高斯曲面拟合法 |
| 2.9.3 星点中心计算仿真实验 |
| 2.10 恒星光度测量 |
| 2.10.1 恒星的星像轮廓模型 |
| 2.10.2 孔径测光 |
| 2.11 本章小结 |
| 第3章 基于星组规格化和Zernike矩的星图识别算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 栅格算法及其改进 |
| 3.3 环径向特征算法及其改进 |
| 3.4 传统星图识别算法的局限性 |
| 3.5 光度测量结果对识别的影响 |
| 3.6 基于星组规格化和Zernike矩的星图识别算法 |
| 3.6.1 仿射变换关系证明 |
| 3.6.2 星组规格化 |
| 3.6.3 星组的Zernike矩 |
| 3.6.4 星组选取 |
| 3.6.5 星组的识别 |
| 3.7 星图识别实验及结果分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 基于模拟退火算法的光学系统畸变修正 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光学系统畸变 |
| 4.3 畸变模型 |
| 4.3.1 多项式拟合模型 |
| 4.3.2 物理模型 |
| 4.3.3 两种畸变模型的比较 |
| 4.4 传统畸变修正方法的局限性 |
| 4.5 基于模拟退火算法的望远镜畸变修正算法 |
| 4.6 畸变修正实验及结果分析 |
| 4.6.1 600mm望远镜畸变修正 |
| 4.6.2 1.3m望远镜畸变修正 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于脱靶量标定法的望远镜实时指向修正 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 望远镜指向标定方法 |
| 5.2.1 时角标定法 |
| 5.2.2 星体弧长法 |
| 5.2.3 脱靶量标定法 |
| 5.3 指向修正误差来源 |
| 5.4 基于脱靶量标定法的望远镜实时指向修正算法 |
| 5.4.1 算法流程 |
| 5.4.2 实时性优化策略 |
| 5.5 指向修正实验及结果分析 |
| 5.5.1 600mm望远镜指向修正 |
| 5.5.2 1.3m望远镜指向修正 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结及展望 |
| 6.1 本文主要研究内容总结 |
| 6.2 本论文创新点 |
| 6.3 下一步研究方向 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）大视场CCD星图处理方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状和存在问题 |
| 1.2.1 天顶筒起源和发展 |
| 1.2.2 星图处理的研究现状及存在问题 |
| 1.3 本文研究条件和内容 |
| 1.4 本论文的组织结构 |
| 第2章 照相天顶筒测量原理 |
| 2.1 天体测量相关概念 |
| 2.2 坐标系统 |
| 2.3 时间尺度 |
| 2.4 照相天顶筒测量原理 |
| 第3章 星像质心提取 |
| 3.1 滤波 |
| 3.2 图像分割 |
| 3.3 质心提取 |
| 3.4 星像质心提取结果 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 星图识别 |
| 4.1 参考星库建立 |
| 4.1.1 常用星表及行星月球历表简介 |
| 4.1.2 利用NOVAS进行视位置转换 |
| 4.1.3 参考星库建立 |
| 4.2 星图识别流程 |
| 4.3 坐标转换 |
| 4.3.1 利用公式法进行理想切平面投影 |
| 4.3.2 利用降维算法进行理想切平面投影 |
| 4.3.3 星像坐标转换为三维坐标 |
| 4.4 星图识别算法—三角形算法 |
| 4.4.1 三角形算法的两种实现方法 |
| 4.5 底片模型和旋转矩阵 |
| 4.5.1 底片模型 |
| 4.5.2 旋转矩阵 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 星图识别结果及评估 |
| 5.1 星图识别 |
| 5.2 各方案匹配后残差分析 |
| 5.3 位置解算 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）空间飞行器多源动态天文导航方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 星光导航技术 |
| 1.2.2 X射线脉冲星导航技术 |
| 1.2.3 组合导航技术研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第2章 X射线脉冲星导航方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 X射线脉冲星导航原理 |
| 2.2.1 X射线脉冲星辐射模型 |
| 2.2.2 脉冲星导航几何定位原理 |
| 2.3 脉冲星选星方案 |
| 2.3.1 脉冲星可见性分析 |
| 2.3.2 脉冲星选星仿真验证 |
| 2.4 脉冲辐射轮廓 |
| 2.4.1 脉冲光子到达时间转换模型 |
| 2.4.2 基于历元折叠的脉冲轮廓生成 |
| 2.5 地心天球参考系下X射线脉冲星导航 |
| 2.5.1 X射线脉冲星导航数学模型 |
| 2.5.2 X射线脉冲星导航仿真验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 星光导航方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 星光导航仿真系统研究 |
| 3.2.1 星光导航仿真算法 |
| 3.2.2 星光导航仿真系统验证 |
| 3.3 动态条件下星图预处理技术研究 |
| 3.3.1 基于维纳滤波的星图复原技术 |
| 3.3.2 星图复原仿真验证 |
| 3.4 基于可见星光的天文自主导航方法研究 |
| 3.4.1 星光导航数学模型 |
| 3.4.2 星光导航仿真验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多源动态天文导航方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多传感器信息融合理论 |
| 4.3 脉冲星/星光组合导航系统 |
| 4.3.1 组合导航系统数学模型 |
| 4.3.2 基于EKF的天文组合导航系统仿真 |
| 4.3.3 无迹卡尔曼滤波算法 |
| 4.3.4 基于UKF的天文组合导航系统仿真 |
| 4.4 惯性/天文组合导航系统 |
| 4.4.1 组合导航系统数学模型 |
| 4.4.2 组合导航系统仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）短波红外三视场空基星敏感器定位定向应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多视场星敏感器技术发展现状 |
| 1.2.2 多视场星敏感器星图仿真技术研究现状 |
| 1.2.3 多视场星敏感器星图识别算法研究现状 |
| 1.2.4 多视场星敏感器自主导航技术研究现状 |
| 1.2.5 国内外研究现状综述 |
| 1.3 本文主要研究内容及研究思路 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 整体研究思路 |
| 第2章 空基平台短波红外三视场星图仿真研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 目标与背景特性分析 |
| 2.2.1 目标特性分析 |
| 2.2.2 背景特性分析 |
| 2.3 星图仿真模型构建 |
| 2.3.1 坐标系及转换 |
| 2.3.2 恒星成像模型 |
| 2.3.3 噪声影响模型 |
| 2.3.4 大气折射模型 |
| 2.3.5 运动退化模型 |
| 2.4 星图仿真流程设计 |
| 2.5 星图仿真生成 |
| 2.5.1 仿真参数设置 |
| 2.5.2 仿真结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 空基平台短波红外三视场星图识别算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 星点目标提取 |
| 3.2.1 星点提取算法模型 |
| 3.2.2 星点目标提取结果 |
| 3.3 导航数据库构建 |
| 3.3.1 星表预处理 |
| 3.3.2 星表区域划分 |
| 3.3.3 视场内导航数据库构建 |
| 3.3.4 视场间导航数据库构建 |
| 3.4 星图识别算法设计与实现 |
| 3.4.1 星图识别策略分析 |
| 3.4.2 视场内星图识别算法 |
| 3.4.3 视场间星图识别算法 |
| 3.5 星图识别算法评估 |
| 3.5.1 星图识别算法评估指标构建 |
| 3.5.2 星图识别算法评估结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 空基平台短波红外三视场定位定向算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 定位定向算法模型构建 |
| 4.2.1 定位定向算法概念 |
| 4.2.2 定位定向算法原理 |
| 4.3 定位定向误差模型构建 |
| 4.3.1 时间测量误差模型构建 |
| 4.3.2 倾角测量误差模型构建 |
| 4.3.3 平台姿态测量误差模型构建 |
| 4.4 定位定向误差分析 |
| 4.4.1 时间测量误差分析 |
| 4.4.2 倾角测量误差分析 |
| 4.4.3 平台姿态测量误差分析 |
| 4.4.4 定位定向综合误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）基于星敏感器的星图预处理与星点提取技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 星敏感器的发展现状 |
| 1.2.2 星图预处理技术的发展现状 |
| 1.2.3 星点提取技术的研究现状 |
| 1.3 论文主要内容和结构安排 |
| 第2章 星敏感器的工作原理及星图模拟 |
| 2.1 星敏感器的组成和工作原理 |
| 2.2 星敏感器的技术指标 |
| 2.3 星图中的噪声构成分析 |
| 2.4 星图和噪声的模拟 |
| 2.4.1 纯软件模拟 |
| 2.4.2 半物理仿真平台模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 星图噪声处理方法的研究 |
| 3.1 数字图像处理基础理论 |
| 3.1.1 数字图像 |
| 3.1.2 常见的噪声处理技术 |
| 3.1.3 图像去噪质量评价指标 |
| 3.1.4 常见的噪声处理技术效果仿真分析 |
| 3.2 数学形态法和小波分析的噪声处理方法 |
| 3.2.1 数学形态法 |
| 3.2.2 小波变换 |
| 3.2.3 数学形态法和小波分析结合的噪声处理方法 |
| 3.2.4 数学形态法和小波分析结合去噪方法的仿真分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 星图运动模糊图像复原方法的研究 |
| 4.1 运动模糊图像模型 |
| 4.1.1 观察估计法 |
| 4.1.2 实验估计法 |
| 4.1.3 建模估计法 |
| 4.2 经典运动模糊复原算法 |
| 4.2.1 逆滤波 |
| 4.2.2 维纳滤波 |
| 4.2.3 R-L算法滤波 |
| 4.3 改进的R-L图像复原算法及仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 星点提取方法的研究 |
| 5.1 星点粗提取方法 |
| 5.1.1 阈值分割法 |
| 5.1.2 区域分割法 |
| 5.1.3 边缘分割法 |
| 5.2 质心定位算法 |
| 5.2.1 边缘拟合法 |
| 5.2.2 质心法及其改进算法 |
| 5.2.3 高斯曲面拟合法 |
| 5.3 一种改进的星点提取方法 |
| 5.3.1 基于改进Sobel算子的分割算法 |
| 5.3.2 基于区域生长的分割算法 |
| 5.3.3 质心定位算法 |
| 5.3.4 仿真结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）数字天顶望远镜中的星图识别与匹配方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究发展与现状 |
| 1.2.1 世界时观测设备的发展现状与趋势 |
| 1.2.2 星图识别的发展现状与趋势 |
| 1.3 论文安排 |
| 第2章 天顶筒测量世界时基本原理 |
| 2.1 基本概念介绍 |
| 2.1.1 天球与坐标系 |
| 2.1.2 时间系统 |
| 2.1.3 恒星位置计算 |
| 2.1.4 数字图像 |
| 2.2 数字天顶筒与世界时 |
| 2.2.1 数字天顶筒工作原理 |
| 2.2.2 天顶筒测世界时 |
| 2.2.3 天顶筒观测网络 |
| 2.3 星图识别 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 星图识别方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 图像处理 |
| 3.2.1 图像读取 |
| 3.2.2 图像去噪 |
| 3.2.3 星象提取 |
| 3.2.4 质心位置计算 |
| 3.3 参考星位置计算 |
| 3.3.1 恒星星表、行星/月球历表简介 |
| 3.3.2 星表特征数据库选取 |
| 3.3.3 恒星站心坐标系位置计算 |
| 3.3.4 投影理想坐标 |
| 3.4 匹配识别 |
| 3.4.1 概述 |
| 3.4.2 参考星选取 |
| 3.4.3 星象匹配 |
| 3.4.4 计算初始转换底片模型 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 结果分析与评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 星象匹配结果验证 |
| 4.3 星象匹配结果分析 |
| 4.3.1 星象匹配率统计 |
| 4.3.2 天顶点位置计算 |
| 4.3.3 星图识别精度分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、星图识别质心提取算法研究（论文参考文献）
- [1]星敏感器高动态运动星点定位技术研究[D]. 侯娅贤. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [2]基于衍射光栅的高精度干涉星敏感器研究[D]. 张淑芬. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [3]基于星载光学敏感器的星图识别方法与仿真系统研究[D]. 赵雅智. 中北大学, 2021(09)
- [4]基于天文定向技术的望远镜指向修正研究[D]. 梁晓波. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(02)
- [5]大视场CCD星图处理方法研究[D]. 蒋梦源. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2020(02)
- [6]空间飞行器多源动态天文导航方法研究[D]. 刘浪蜚. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]短波红外三视场空基星敏感器定位定向应用研究[D]. 武少冲. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [8]基于星敏感器的星图预处理与星点提取技术研究[D]. 提舒雯. 哈尔滨工程大学, 2020(06)
- [9]数字天顶望远镜中的星图识别与匹配方法[D]. 李琳. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2019(01)
- [10]中远程导弹惯性/星光组合导航关键技术及研究现状[J]. 刘炳琪,魏诗卉,苏国华,王继平. 系统工程理论与实践, 2019(05)