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高精度星敏感器天文标定方法及观测分析 被引量：52
1
作者 李春艳 李怀锋 孙才红 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期558-563,共6页
提出了一种利用天顶观测来进行星敏感器标定的新方法。将地球当作均匀转动的转台,由一较精确的时钟代替刻度盘,用相对地球静止的星敏感器对天顶邻域进行观测。把星点作为目标,让其匀速扫过视场,建立星点坐标和对应恒星像点坐标的数学模... 提出了一种利用天顶观测来进行星敏感器标定的新方法。将地球当作均匀转动的转台,由一较精确的时钟代替刻度盘,用相对地球静止的星敏感器对天顶邻域进行观测。把星点作为目标,让其匀速扫过视场,建立星点坐标和对应恒星像点坐标的数学模型,求出位置传递函数。此方法简单、方便,标定精度高。通过实际星空观测,对连续拍摄的2037幅星图进行标定计算,每幅星图的积分时间为80 ms。实际观测星在α与δ方向上的标定误差分别为7.267 2″和6.922 0″,系统总的标定误差为10.036 2″。利用标定结果对连续拍摄的星图进行识别,得到星敏感器光轴指向误差为4.846 2″,标定结果比较理想。 展开更多
关键词 星敏感器 标定 天顶观测 传递函数
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星敏感器标定方法的研究现状与发展趋势 被引量：38
2
作者 孙高飞 张国玉 +2 位作者 郑茹 杨孟飞 郝云彩 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2010年第4期8-14,共7页
星敏感器作为一种高精度的空间姿态光学敏感器,在航天领域得到了广泛而深入的应用。随着我国航天事业的迅猛发展,提出了甚高姿态测量精度卫星的研制,其定位装置是通过星敏感器实现的。由此对于星敏感器自身标定的要求也越来越高。本文... 星敏感器作为一种高精度的空间姿态光学敏感器,在航天领域得到了广泛而深入的应用。随着我国航天事业的迅猛发展,提出了甚高姿态测量精度卫星的研制,其定位装置是通过星敏感器实现的。由此对于星敏感器自身标定的要求也越来越高。本文介绍了星敏感器的发展现状及其标定方法,标定方法包括地面标定和在轨标定。地面标定主要通过星模拟器等对星敏感器做标定和功能检测,而在轨标定则通过算法仿真及等实施。详细介绍了当今具有代表性的高精度星敏感器地面标定的方法和设备,提出各种方法并比较其优劣。最后针对标定技术存在的主要问题,分析了高精度星模拟器的发展方向,给出可能解决的方法和途径。 展开更多
关键词 星敏感器 地面标定 在轨标定 星模拟器
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星敏感器标定方法研究 被引量：39
3
作者 钟红军 杨孟飞 卢欣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1343-1348,共6页
星敏感器标定是对其内部各种参数的估计,能有效减小星敏感器的系统误差,提高其姿态输出精度。根据待定系数标定和内部参数标定参数的不同,建立了星敏感器标定参数模型。并针对不同标定模型,分别介绍了各种标定参数的地面标定方法和计算... 星敏感器标定是对其内部各种参数的估计,能有效减小星敏感器的系统误差,提高其姿态输出精度。根据待定系数标定和内部参数标定参数的不同,建立了星敏感器标定参数模型。并针对不同标定模型,分别介绍了各种标定参数的地面标定方法和计算方法。在分析现有在轨标定方法、比较在轨标定和地面标定的差别的基础上,重点分析了星敏感器焦距和主点等内部参数的在轨标定方法,采用扩展卡尔曼滤波对在轨星图进行处理。仿真结果表明,焦距和主点估计值的扩展卡尔曼方法较最小二乘估计法,其收敛速度快、稳定性好且精度高,在5000幅星图后输出即可稳定,可有效去除星点随机误差影响,提高标定精度。 展开更多
关键词 光学器件 星敏感器 标定 模型
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甚高精度星模拟器设计 被引量：31
4
作者 孙高飞 张国玉 +2 位作者 姜会林 郝云彩 高玉军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1730-1735,共6页
研制了一套星间角距精度优于0.2″的甚高精度星模拟器系统对深空光学导航敏感器进行地面标定和精度测试。采用高精度大口径静态可变目标标准源作为甚高精度星模拟器的核心显示器件模拟星图,同时研制了一种单点可控星图模拟矩阵式LED照... 研制了一套星间角距精度优于0.2″的甚高精度星模拟器系统对深空光学导航敏感器进行地面标定和精度测试。采用高精度大口径静态可变目标标准源作为甚高精度星模拟器的核心显示器件模拟星图,同时研制了一种单点可控星图模拟矩阵式LED照明系统为其提供光源,并设计了长焦距大视场投影光学系统使模拟星图成平行光出射,在光学系统出瞳处产生星图,从而完成小天体全视场甚高精度星图的模拟。最后,提出甚高精度星光出射精度的检验方法,理论分析其测量精度为0.14″。结果表明该模拟器可用于对光学导航敏感器的地面标定和精度测试。 展开更多
关键词 星模拟器 地面标定 星敏感器 星光出射精度
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星敏感器模型参数分析与校准方法研究 被引量：21
5
作者 郝雪涛 张广军 江洁 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期5-8,共4页
以星内角统计偏差为校准精度评价指标,分析了高解析度面阵 CMOS 星敏感器模型中主要参数,得出焦距对精度影响最大,畸变次之,主点位置影响最小。由此提出了一种星敏感器校准方案,利用高精度 2 维轴向转台和单星星光模拟器采集数据,采用... 以星内角统计偏差为校准精度评价指标,分析了高解析度面阵 CMOS 星敏感器模型中主要参数,得出焦距对精度影响最大,畸变次之,主点位置影响最小。由此提出了一种星敏感器校准方案,利用高精度 2 维轴向转台和单星星光模拟器采集数据,采用最小二乘参数估计算法计算主点焦距偏差,并且用 10 参数的二维多项式基函数拟合焦平面畸变。仿真结果表明在 0.03 像素误差的噪声水平下该方案能够达到 1″精度,可以满足现代空间飞行器的高精度姿态测量要求。 展开更多
关键词 星敏感器 几何校准 最小二乘算法 焦平面畸变
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大视场星敏感器标定技术研究 被引量：25
6
作者 贺鹏举 梁斌 +1 位作者 张涛 杨君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期192-198,共7页
大视场星敏感器光学系统,由于畸变量较大,在轨标定过程中,直接采用最小二乘最优估计(LMS)或扩展卡尔曼滤波方法(EKF)无法精确求解其标定参数。在深入分析星敏感器测量误差因素的基础上,对考虑畸变和不考虑畸变两种情况的在轨标定结果进... 大视场星敏感器光学系统,由于畸变量较大,在轨标定过程中,直接采用最小二乘最优估计(LMS)或扩展卡尔曼滤波方法(EKF)无法精确求解其标定参数。在深入分析星敏感器测量误差因素的基础上,对考虑畸变和不考虑畸变两种情况的在轨标定结果进行了仿真对比;指出了标定焦距之前需先标定光学畸变的必要性,并介绍了4种可用于在轨校正光学畸变的方法;提出先标定主点偏差,再标定光学畸变参数,最后标定焦距的标定方法。仿真结果表明,可以采用像面旋转法求取主点偏差,利用高阶多项式方法求取光学畸变参数,畸变校正后,采用LMS和EKF标定算法估计焦距,标定精度达到了3.1μm和2.2μm。对100幅模拟星图处理后,星间角距统计偏差约为传统在轨标定方法的1/10～1/8。 展开更多
关键词 光学器件 星敏感器 标定 控制点 光学畸变
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星敏感器参数标定及误差补偿 被引量：24
7
作者 张辉 田宏 +1 位作者 袁家虎 刘恩海 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1-4,共4页
针对CCD星敏感器光学系统存在焦距不准确、CCD平面倾斜和旋转及光学镜头畸变等误差因素,在理想针孔模型的基础上,用几何方法建立了星敏感器模型。利用地面实验数据,以最小二乘法解算该数学模型,求出焦距、CCD平面倾斜和旋转因子及畸变... 针对CCD星敏感器光学系统存在焦距不准确、CCD平面倾斜和旋转及光学镜头畸变等误差因素,在理想针孔模型的基础上,用几何方法建立了星敏感器模型。利用地面实验数据,以最小二乘法解算该数学模型,求出焦距、CCD平面倾斜和旋转因子及畸变因子等待标定参数。将标定出的参数代回数学模型,便可由星象点测量坐标直接计算并修正入射光方向矢量,从而对光学系统的误差进行了补偿。计算结果表明:星对角距统计偏差由标定前41″降到了17″,提高了计算精度。 展开更多
关键词 星敏感器 参数标定 误差补偿
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星敏感器低频误差分析 被引量：20
8
作者 卢欣 武延鹏 +2 位作者 钟红军 李春艳 郑然 《空间控制技术与应用》 2014年第2期1-7,共7页
介绍星敏感器的误差分类、低频误差定义、误差产生原因及其测试标定方法等.星敏感器输出姿态周期性误差的主要原因为视场空间误差和热弹性变形误差,典型星敏感器采取相应的解决措施后,低频误差可控制在0.8″以内.
关键词 星敏感器 误差分析 低频误差 控制措施
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经纬仪的自动星体标校 被引量：14
9
作者 张光明 王建军 郭丽虹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1999年第4期105-110,共6页
星体标校是经纬仪在外场进行精度检测和单项误差调整常用的方法之一，目前靶场经纬仪在进行星体标校时多采用查阅星表的办法，自动化程度较低。本文介绍了一种自建星库计算星体位置，自动实现引星、拍星和星体标校的方法。详细叙述了该... 星体标校是经纬仪在外场进行精度检测和单项误差调整常用的方法之一，目前靶场经纬仪在进行星体标校时多采用查阅星表的办法，自动化程度较低。本文介绍了一种自建星库计算星体位置，自动实现引星、拍星和星体标校的方法。详细叙述了该方法的原理和系统实现。 展开更多
关键词 经纬仪 星体 精度标校 自动星体标校
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大尺寸高精度星模拟器光机结构设计 被引量：19
10
作者 孙向阳 张国玉 +2 位作者 王大轶 郝云彩 段洁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2121-2126,共6页
针对常规星模拟器在高精度光学导航敏感器的标定中无法满足星间角距和高星等的高精度模拟等实际问题,提出1种新型的大口径、长焦距、高精度星模拟器设计方案,并对模拟器、转向反射镜、标准目标源等主要组成部分进行了详细的光机结构设... 针对常规星模拟器在高精度光学导航敏感器的标定中无法满足星间角距和高星等的高精度模拟等实际问题,提出1种新型的大口径、长焦距、高精度星模拟器设计方案,并对模拟器、转向反射镜、标准目标源等主要组成部分进行了详细的光机结构设计。根据模拟器透镜组件尺寸大、透镜多的特点,镜筒设计为筒套筒与内套筒统一固定的结构方式;为减少镜面变形,转向平面反射镜采用微应力设计;为实现5～10等星的模拟,标准目标源采用OLED面阵光源经光纤光导并配合高精度星点靶标的结构。通过实际检测,其星间角距精度σ≤1″,可精确模拟5～10等星,满足当前对高精度光学导航敏感器的标定技术指标要求。 展开更多
关键词 导航 星模拟器 标定 光机结构
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基于地标信息的星敏感器低频误差标定方法 被引量：14
11
作者 熊凯 汤亮 刘一武 《空间控制技术与应用》 2012年第3期11-15,共5页
针对星敏感器及其安装结构热变形等因素引起的星敏感器低频误差(LFE)影响卫星姿态确定精度的问题,提出了根据有效载荷提供的地标信息,采用最小二乘算法标定星敏感器低频误差的方法.考虑到卫星姿态确定系统是为有效载荷服务的,为了使卫... 针对星敏感器及其安装结构热变形等因素引起的星敏感器低频误差(LFE)影响卫星姿态确定精度的问题,提出了根据有效载荷提供的地标信息,采用最小二乘算法标定星敏感器低频误差的方法.考虑到卫星姿态确定系统是为有效载荷服务的,为了使卫星姿态确定系统输出的姿态信息与有效载荷相一致,从而准确反映有效载荷的指向变化情况,星敏感器低频误差的标定以有效载荷提供的地标信息为观测量进行.仿真结果表明,所提方法能够有效减弱星敏感器低频误差对卫星姿态确定精度的影响,从而提高卫星姿态确定精度. 展开更多
关键词 星敏感器 低频误差 标定 地标
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星敏感器参数分析与自主校正 被引量：13
12
作者 邢飞 董瑛 +1 位作者 武延鹏 尤政 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1484-1488,共5页
星敏感器焦距和主光轴偏心等参数对整个系统产生较大的影响。该文定量地分析了星敏感器星点坐标处理精度、主光轴位置和焦距误差对星图识别的影响,利用观星实验设计了一种自主进行参数校正的方法并给出了设计原则。对APS CM O S星敏感... 星敏感器焦距和主光轴偏心等参数对整个系统产生较大的影响。该文定量地分析了星敏感器星点坐标处理精度、主光轴位置和焦距误差对星图识别的影响,利用观星实验设计了一种自主进行参数校正的方法并给出了设计原则。对APS CM O S星敏感器进行了参数校正,并利用校正后的参数进行观星实验,星图识别成功率达到100%。理论分析和实验结果表明,该方法可用于星敏感器的系统设计和参数的自主校正。 展开更多
关键词 焦距 偏心 星图识别 自主校正
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传输型立体测绘卫星定位误差分析与评估 被引量：11
13
作者 王新义 高连义 +1 位作者 尹明 王建荣 《测绘科学技术学报》 北大核心 2012年第6期427-429,434,共4页
分析了影响传输型立体测绘卫星影像定位精度的误差源,建立了星地误差仿真与评估模型,进行了星地链路误差仿真计算。实践表明:利用星地全链路误差仿真与评估数学模型可以实现星地误差链路的定量分析,为卫星系统指标论证和研制提供技术支撑。
关键词 -传输型立体测绘卫星 全球定位系统 星敏感器 相机标定 前方交会 误差分析
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SINS/星敏感器组合导航方案研究 被引量：9
14
作者 赵长山 秦永元 夏家和 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期631-635,共5页
研究了SINS/星敏感器组合导航系统中对陀螺误差和星敏感器安装误差角进行在线自标定的方法。提出了以惯导输出确定的载体相对惯性空间的姿态四元数和星敏感器输出的姿态四元数构造量测的方法。设计了对陀螺随机常值漂移和星敏感器安装... 研究了SINS/星敏感器组合导航系统中对陀螺误差和星敏感器安装误差角进行在线自标定的方法。提出了以惯导输出确定的载体相对惯性空间的姿态四元数和星敏感器输出的姿态四元数构造量测的方法。设计了对陀螺随机常值漂移和星敏感器安装误差进行在线自标定的组合导航方案。仿真结果结果表明在简单的俯仰运动和抖翼运动激励下,星敏感器的安装误差估计精度可达到角秒级,姿态精度明显高于忽略星敏感器安装误差的方案。 展开更多
关键词 捷联惯导 星敏感器 在线自标定 四元数 卡尔曼滤波
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星体弧长法标定光电经纬仪指向精度 被引量：9
15
作者 金光 王家骐 倪伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1999年第4期91-95,共5页
星体标校技术是利用恒星在天球上的准确视位置标定光电经纬仪的指向精度。其方法主要采用两种方式：时角法和弧长法。时角法是采用恒 星视位置的计算公式，通过光电经纬仪瞄准并测量，然后与理论计算的真值进行比对，从而求出光电经纬... 星体标校技术是利用恒星在天球上的准确视位置标定光电经纬仪的指向精度。其方法主要采用两种方式：时角法和弧长法。时角法是采用恒 星视位置的计算公式，通过光电经纬仪瞄准并测量，然后与理论计算的真值进行比对，从而求出光电经纬仪的指向误差。弧长法则是利用天球中北极星与任一颗恒星弧长不变的原理而发展起来的新型技术。本文详细介绍了星体弧长法标定光电经纬仪指向精度的基本原理，对标定精度进行了分析，指出了影响其精度的因素，并对其应用到靶场的外场实时检测方法进行了探讨。 展开更多
关键词 标定 经纬仪 光电经纬仪 指向精度 星体弧长法
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星敏感器和遥感相机主光轴交联角的在轨检校 被引量：10
16
作者 魏新国 王清龙 +1 位作者 李健 赫华颖 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期274-280,共7页
为了提高遥感影像产品的定位精度,研究了星敏感器主光轴和遥感相机主光轴交联角的在轨检校方法。利用高分辨率卫星遥感影像的严格成像模型,将改进的非直接求解模型引入到遥感相机安装误差的标定中,提出一种对遥感相机内外方位元素进行... 为了提高遥感影像产品的定位精度,研究了星敏感器主光轴和遥感相机主光轴交联角的在轨检校方法。利用高分辨率卫星遥感影像的严格成像模型,将改进的非直接求解模型引入到遥感相机安装误差的标定中,提出一种对遥感相机内外方位元素进行统一检校的方法,实现了星上姿态确定系统和遥感相机之间系统误差的精确补偿。对来自遥感卫星的整轨遥感图像进行处理,利用最优化模型确定遥感相机和星敏感器姿态关系矩阵,进而检校出交联角。最后,利用单像对地目标定位原理,对检校精度进行了验证。实验结果表明,校正后地面点经纬度方向平面位置RMS误差分别为9.31m和9.28m,显示通过内外方位元素统一检校,遥感图像的定位精度得到显著提高。 展开更多
关键词 星敏感器 遥感相机 后方交会 交联角 在轨校验
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星敏感器地面标定设备的设计 被引量：9
17
作者 孙高飞 张国玉 +4 位作者 高玉军 王凌云 苏拾 付芸 王向东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期2822-2827,共6页
为了实现星敏感器的地面标定试验,设计一套视场大且星间角距模拟精度高的星敏感器地面标定系统,对标定系统的组成、光学系统设计和模拟仿真精度等进行研究。根据星敏感器的地面标定要求介绍系统组成,提出实现星间角距模拟精度优于20″... 为了实现星敏感器的地面标定试验,设计一套视场大且星间角距模拟精度高的星敏感器地面标定系统,对标定系统的组成、光学系统设计和模拟仿真精度等进行研究。根据星敏感器的地面标定要求介绍系统组成,提出实现星间角距模拟精度优于20″的方法;采用新型显示器件LCOS作为星图显示器,通过像面拼接的方法扩大视场,并据此利用Zemax软件设计光学系统。在原有测量方法的基础上,给出地面标定设备的精度评价方法。并提出一种能够提高星间角距模拟精度的星点修正方法。实验结果表明:星敏感器地面标定设备的星间角距模拟精度小于20″,满足对星敏感器进行地面标定试验的要求。 展开更多
关键词 星敏感器 标定 星模拟器 仿真精度
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光电经纬仪外场星校方法的理论与实践 被引量：9
18
作者 车双良 张耀明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1255-1260,共6页
研究了光电经纬仪外场星校方法 根据“X型号光电经纬仪”的探测能力建立了星库、星表 讨论了利用拍星数据解算各项误差的方法 。
关键词 光电经纬仪 星体 标校 方法
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高精度动态星模拟器的光学系统设计 被引量：9
19
作者 赵梓朝 陈启梦 +1 位作者 唐子博 王哲 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期641-644,共4页
为了完成星敏感器的地面标定工作,满足动态星模拟器大视场、高精度的技术要求,根据动态星模拟器的工作原理,利用ZEMAX软件完成光学系统设计,实现了高精度动态星模拟器准确模拟星点。实验结果表明:系统焦距为110 mm,视场为16°,光谱... 为了完成星敏感器的地面标定工作,满足动态星模拟器大视场、高精度的技术要求,根据动态星模拟器的工作原理,利用ZEMAX软件完成光学系统设计,实现了高精度动态星模拟器准确模拟星点。实验结果表明:系统焦距为110 mm,视场为16°,光谱范围为0.5~0.8μm,全视场角内准直光学系统相对畸变≤0.05%,在60线对/mm时调制传递函数(MTF)优于0.7。提出了装配后确定系统实际焦面的方法,最后对光学系统实际出射精度进行分析和实验验证,验证结果表明:设计的高精度动态星模拟器光学系统的成像精度达到9″,实测的星间角距误差均优于13″,整个系统可以满足高精度动态星模拟器的使用要求。 展开更多
关键词 计量学 星模拟器 地面标定 准直光学系统 焦面
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基于星体标定的光电跟踪系统测角精度评定 被引量：9
20
作者 侯宏录 周德云 +1 位作者 王伟 国蓉 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期5-10,共6页
测角精度是光电跟踪系统中一项最重要的技术指标,通常是以校准塔和方位标为基准进行单项误差标定再综合,其过程繁锁、周期长。介绍一种基于星体标定的精度评价方法,建立了系统误差模型,分析了该方法的标定精度。以光电经纬仪为评价目标... 测角精度是光电跟踪系统中一项最重要的技术指标,通常是以校准塔和方位标为基准进行单项误差标定再综合,其过程繁锁、周期长。介绍一种基于星体标定的精度评价方法,建立了系统误差模型,分析了该方法的标定精度。以光电经纬仪为评价目标,研究了精度评定系统组成结构、试验条件、试验和数据处理方法。试验结果表明该方法具有标定过程简单、快速,标定精度高等优点,其标定误差小于3″。 展开更多
关键词 星体标定 光电跟踪系统 精度评定 角度测量
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