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        《中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)》 2019年
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        天基大視場望遠鏡內方位元素在軌定標技術研究

        聶沛文  
        【摘要】:太空已成為目前各國激烈競爭的領域,為了應對來自太空的威脅,我們必須對所有在軌目標進行全面監視,天基大視場望遠鏡作為空間監視的重要載荷有著不可或缺的作用。由于發射時的沖擊和震動,以及在軌時惡劣太空環境的影響,天基大視場望遠鏡在軌后的內方位元素會相對于地面標定時發生了一定的變化,從而影響在軌測量的精度,因此針對天基大視場望遠鏡內方位元素的在軌標定有著重要的意義。本文將對天基大視場望遠鏡內方位元素的在軌標定展開探索性研究,主要研究分析了星點的亞像素細分及星圖模擬技術,星圖預處理及標定星點的篩選過程,以及內方位元素在軌標定算法。本文通過調研國內外文獻對天基大視場望遠鏡工作原理進行了分析,在此基礎上,建立了天基大視場望遠鏡的在軌測量模型和在軌標定模型。對天基大視場望遠鏡在軌時拍攝星圖進行了高精度的模擬,采用了一種基于高斯分布的模擬星點細分方法,并對星點的能量中心進行了亞像素的灰度修正,結合建立的星庫完成了星圖的模擬。在星點的質心提取方面,本文首先對噪聲星圖進行了預處理,包括濾波去噪、閾值分割和連通域的劃分,在分析了三種質心提取算法并對提取結果的偏差進行了仿真后,選取了提取誤差最小的方法。針對天基大視場望遠鏡視場內數量繁多的星點,通過對比不同條件下星點質心提取的平均偏差,對合適的標定星點進行了篩選,從而可以使標定的結果更加準確。最后,對內方位元素在軌標定算法進行了研究和分析,并進行了仿真實驗,計算了標定結果與仿真真值之間的偏差,從而衡量標定結果的準確性,又使用平均星間角距統計偏差對標定結果進行評價。針對隨機測量噪聲分布不均勻時,錯誤的選擇了標定星點的情況,提出了一種加權剔除的內方位元素在軌標定方法,該方法選取合理的權重對隨機測量噪聲較大的壞點進行加權處理,將壞點的權重減小甚至消除。對算法的仿真結果表明,使用該方法剔除壞點后,其標定結果相對于擴展卡爾曼濾波算法有明顯的提高。在圖像中存在焦平面畸變的情況下,建立了畸變模型,并分析了一階徑向畸變下對焦距的影響。建立了畸變補償模型對星點存在的焦平面畸變進行了補償。通過仿真分析,在此模型下準確的標定了焦距。
        【學位授予單位】:中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)
        【學位級別】:碩士
        【學位授予年份】:2019
        【分類號】:P111

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