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 guidance and control energy distribution over saturation PSF correlation algorithm centroid method
1 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027
2 北京控制工程研究所，北京 100190
星敏感器是一种精度达到角秒级的空间姿态测量装置，它的成像组件包括光学镜头和图像传感器(以CMOSAPS 为主流)。本文主要关注星敏感器APS 的装配，从理论上推导了APS 的空间位姿参量对计算观测矢量的影响，从而提出了一种在装配过程中控制及标定这些参量的方法并研制了相应的实物系统。测试数据表明，该系统对倾斜的两个分量的标定重复性误差分别为±1.05″和±1.09″，对滚转的标定重复性误差为±9.4″，对偏心的两个分量的标定重复性误差分别为±0.53 μm 和±0.55 μm。
星敏感器 标定 自准直仪 图像测量 star sensor APS APS calibration autocollimator image measurement
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 中国科学院高能物理研究所，北京 100076
点扩散函数 (PSF)能够完整表征物空间一点发出的光经过相机系统在像空间的分布特性，是反映相机性能的关键参数，也是进行图像复原的重要依据。针对星载 TDI CCD静态 PSF单一刃边法测量时初始相位无法确定、采样点少的问题，提出一套多相位刃边靶标设计及数据处理方法。对多相位刃边法和矩形靶标刃边法静态 PSF测量进行蒙特卡洛仿真，结果表明本文提出的方法测量相对误差小于 2%，且结果稳定，而矩形靶标单一刃边法测量相对误差约 10%。将该方法用于高分二号全色相机的静态 PSF测试，利用双星点靶标对结果进行验证，证明了该方法在星载 TDI CCD静态 PSF测试工程应用中的可行性。
推扫式相机 点扩散函数 多相位刃边法 TDI CCD point spread function multi-phase-knife method
1 中国卫星海上测控部，江苏江阴 214431
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
为简化船载星敏感器安装矩阵标定步骤，提高星敏感器安装矩阵标定精度，提出了一种根据星敏感器测量信息和惯导系统输出信息对星敏感器安装矩阵进行动态标定的方法，将星敏感器安装矩阵的标定过程分解为粗标定和精标定两步。粗标定过程不考虑蒙气差影响，精标定过程根据粗安装矩阵和蒙气差修正模型对星敏感器测量信息进行修正，消除蒙气差影响，实现船载星敏感器安装矩阵的精确动态标定。实验结果表明，该方法经过两次迭代即可得到精确标定结果，不同时段实验结果表明该方法的一致性较好，星敏感器利用安装矩阵标定结果解算的船体姿态数据与惯导数据对比结果表明该方法是正确的。
船载星敏感器 安装矩阵 动态标定 蒙气差 ship-borne star sensor install matrix dynamic calibration atmospheric refraction
1 中国国防科技信息中心，北京 100142
2 海军航空工程学院，山东烟台 264001
针对天基观测星图的特点，分析了星空背景下运动小目标检测算法超时和虚警率过高的原因，引入并改进了 MTI滤波器对序列星图进行处理，避免了恒星识别的繁重计算；改进了小目标关联算法结构，在精确度较高的情况下较大范围地提高了算法效率。实验结果表明，改进算法耗时大大减少，能够有效控制算法超时和虚警率过高的风险，满足天基观测星图运动小目标轨迹检测的工程实际需要。
天基观测星图 算法超时 虚警过高 目标轨迹检测 space-based starry images algorithm timeout high false alarm objects orbits detecting
1 苏州科技学院电子与信息工程学院，江苏苏州 215000
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
在实时同步卫星定轨系统中，为了提高漂移扫描 CCD星图目标提取的实时性，提出最简特征融合算法。通过星图背景分割减少噪声影响，提取局部灰度最大值与局部区域对比度作为星点目标特征，通过选取最佳权值融合上述两种特征，突显星点目标。与传统的星点提取算法相比，所选取的两种特征容易提取，运算量小，节省星点目标提取时间，提高了星点提取精度。通过对分辨力为 1 528×1 528的漂移扫描 CCD星图进行处理，实验结果证明了该算法的有效性。
漂移扫描 CCD 背景分割 特征融合 星点提取 drift-scan CCD background segmentation feature fusion star extraction
为解决地气光对星敏感器星提取精度影响问题，采用微元法建立了地气光对星敏感器的辐照度影响模型，并对影响辐照度大小的各变量进行了分析。阐释了地气光的影响机理，通过不同方差的高斯白噪声来对不同辐射照度的地气光进行散焦模拟，并对不同时刻不同位置地气光影响条件下的星提取精度进行仿真对比。仿真结果表明：地气光会导致星提取过程中星提取精度降低。该结果可用来对星敏感器遮光罩的抗地球反照干扰性能进行评估。
星敏感器 地气光 高斯白噪声 星提取精度 star sensor earth and atmosphere radiation White Gaussian Noise (WGN) accuracy of star extraction
1 中国科学院上海天文台, 上海 200030
2 中国科学院大学, 北京 100049
空间碎片对人类航天活动具有严重的威胁，需要对其进行测量和编目。随着空间探测技术的进步，碎片的测量精度不断提高，测站不断增加，需要进一步提高空间碎片的定轨及预报精度。本文利用 TerraSAR-X卫星的精密星历，模拟测站对空间碎片的光电测量，并基于相同精度的多站赤经、赤纬模拟数据，评估经验力补偿模型对空间碎片轨道及预报精度的影响。根据模拟数据计算结果，引入经验力模型可使约 50%的数据弧段计算的轨道及预报精度提升约 25%。
空间碎片 光电测量 模拟 精密定轨 经验力模型 space debris photoelectric measurements simulation orbital determination empirical forces
1 中国科学技术大学自动化系, 合肥 230027
2 中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所, 合肥 230027
针对目前利用天空偏振光信息进行导航, 仅能提供方向信息实现相对路径定位, 而不能获取载体的经纬度信息实现绝对定位的问题, 在前期工作中, 作者提出了一种基于天空偏振光、地球与太阳相对位置关系的自定位方法。本文中, 作者设计搭建了由天空偏振角测量装置、 OCTANS惯导组成的实验平台, 对该方法的可行性进行验证分析。实验结果表明, 该定位方法能够实时的获取相对可靠的地理位置, 且经纬度误差均值分别为 -0.149°和 0.418°。与 GPS定位系统相比, 虽然定位精度有待于进一步提高, 但可作为 GPS失效时的有效补充定位手段。
天空偏振光导航 自主定位 仿生导航 导航定位 skylight polarization navigation autonomous navigation biomimetic navigation navigation and positioning
1 中国科学院上海微小卫星工程中心, 上海 201203
2 中国科学院大学, 北京 100049
我国于 2013年 7月发射的天基空间碎片探测技术科学试验卫星, 其在经过南大西洋异常区 (SAA)时, 所获取的图像数据出现异常。本文对星上 CCD相机分别在非 SAA区和 SAA区时所拍摄图像的噪声, 特别是其中的活像素点噪声和热像素点噪声的变化情况进行了统计分析, 并对 CCD相机的探测性能受 SAA影响程度进行了评估。结果表明, 在 SAA区所拍摄的图像噪声值较非 SAA区增加了 5个电子, 噪声中包含大量的活像素点和热像素点噪声, 由于热像素点的长期存在性, 对 CCD相机的探测性能产生永久性的损伤。
南大西洋异常区 活像素 热像素 虚假信号 CCD探测性能 south atlantic anomaly live pixel hot pixel fake signal CCD detection performance
