基于恒星測(cè)量的載荷視線確定方法研究.pdf

1、星載TDI CCD(Time Delayed and Integration Charge-coupled Device)紅外相機(jī)是對(duì)弱小目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)的核心設(shè)備，相機(jī)的視軸指向精度是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行高精度跟蹤定位的關(guān)鍵因素，為了實(shí)現(xiàn)紅外監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)高精度的實(shí)時(shí)性跟蹤、定位，必須確保正確的目標(biāo)視軸指向。
　　視線確定技術(shù)一般是通過(guò)控制衛(wèi)星平臺(tái)位置、平臺(tái)姿態(tài)調(diào)整角（失配角）和對(duì)相機(jī)指向，建立數(shù)學(xué)模型，分析掃描相機(jī)中存在的誤差因素，來(lái)減

2、小目標(biāo)視軸指向誤差，實(shí)現(xiàn)精確校正。高精度的恒星提取算法與視軸指向?qū)崟r(shí)校正算法是視線確定技術(shù)的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文分別對(duì)這兩個(gè)方面展開(kāi)研究，首先是對(duì)星載TDI CCD相機(jī)成像模型進(jìn)分析，針對(duì)TDICCD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究并提出了一種適應(yīng)于平臺(tái)抖動(dòng)條件下TDI CCD的質(zhì)心確定算法；其次，利用衛(wèi)星姿態(tài)的失配角參數(shù)，提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的目標(biāo)視軸指向進(jìn)行實(shí)時(shí)校正的方法。
　　論文主要包括以下三個(gè)部分：
　　第二章介紹了

3、傳感器成像的數(shù)學(xué)模型，研究了線陣擺掃相機(jī)的成像模型，并針對(duì)不同成像因素對(duì)傳感器的成像效果進(jìn)行了分析，解算衛(wèi)星位置變化和衛(wèi)星姿態(tài)變化對(duì)相機(jī)成像的影響公式；
　　第三章在TDI CCD工作原理的基礎(chǔ)上對(duì)其信噪比進(jìn)行分析，得到不同級(jí)數(shù)的CCD相機(jī)對(duì)信噪比影響的結(jié)論，并以高斯背景和云層雜波背景為例，通過(guò)仿真對(duì)理論分析進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)抖動(dòng)產(chǎn)生圖像混疊的情形，提出適應(yīng)于TDI條件下的質(zhì)心確定算法，仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法可以有效的對(duì)多次積分

4、造成恒星點(diǎn)質(zhì)心偏移進(jìn)行有效抑制。
　　第四章對(duì)視軸指向校正進(jìn)行分析，根據(jù)掃描相機(jī)的成像特點(diǎn)，引入了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法，提出了目標(biāo)視軸指向校正的最小二乘方法，建立了失配角參數(shù)的實(shí)時(shí)估計(jì)模型，闡述了基于失配角參數(shù)實(shí)時(shí)估計(jì)技術(shù)，通過(guò)設(shè)立檢查點(diǎn)、控制點(diǎn)和進(jìn)行蒙特卡洛仿真，比較最小二乘原理和實(shí)時(shí)校正方法兩種算法在視軸校正的精度和穩(wěn)定性上的性能。仿真結(jié)果表明，該算法能夠有效的解決高軌紅外監(jiān)視系統(tǒng)在動(dòng)平臺(tái)條件下圖像配準(zhǔn)的難題，也能夠?yàn)閽呙柘鄼C(jī)在