基于恒星測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)紅外相機是對弱小目標進行探測的核心設備，相機的視軸指向精度是對目標進行高精度跟蹤定位的關(guān)鍵因素，為了實現(xiàn)紅外監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)對目標高精度的實時性跟蹤、定位，必須確保正確的目標視軸指向。
　　視線確定技術(shù)一般是通過控制衛(wèi)星平臺位置、平臺姿態(tài)調(diào)整角（失配角）和對相機指向，建立數(shù)學模型，分析掃描相機中存在的誤差因素，來減

2、小目標視軸指向誤差，實現(xiàn)精確校正。高精度的恒星提取算法與視軸指向?qū)崟r校正算法是視線確定技術(shù)的兩個關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文分別對這兩個方面展開研究，首先是對星載TDI CCD相機成像模型進分析，針對TDICCD的結(jié)構(gòu)特點，研究并提出了一種適應于平臺抖動條件下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)，提出了基于擴展卡爾曼濾波的目標視軸指向進行實時校正的方法。
　　論文主要包括以下三個部分：
　　第二章介紹了

3、傳感器成像的數(shù)學模型，研究了線陣擺掃相機的成像模型，并針對不同成像因素對傳感器的成像效果進行了分析，解算衛(wèi)星位置變化和衛(wèi)星姿態(tài)變化對相機成像的影響公式；
　　第三章在TDI CCD工作原理的基礎上對其信噪比進行分析，得到不同級數(shù)的CCD相機對信噪比影響的結(jié)論，并以高斯背景和云層雜波背景為例，通過仿真對理論分析進行驗證。針對衛(wèi)星平臺抖動產(chǎn)生圖像混疊的情形，提出適應于TDI條件下的質(zhì)心確定算法，仿真實驗表明，該算法可以有效的對多次積分

4、造成恒星點質(zhì)心偏移進行有效抑制。
　　第四章對視軸指向校正進行分析，根據(jù)掃描相機的成像特點，引入了擴展卡爾曼濾波算法，提出了目標視軸指向校正的最小二乘方法，建立了失配角參數(shù)的實時估計模型，闡述了基于失配角參數(shù)實時估計技術(shù)，通過設立檢查點、控制點和進行蒙特卡洛仿真，比較最小二乘原理和實時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)在動平臺條件下圖像配準的難題，也能夠為掃描相機在