论文摘要：星敏感器中快速星跟踪技术研究

星敏感器是一种高精度、高可靠性的姿态测量部件。跟踪模式是星敏感器的主要工作模式之一，跟踪过程的快速性直接影响星敏感器的整体性能。针对星敏感器硬件系统，本论文提出了一种快速星跟踪算法。此快速跟踪算法采用了分区星表，阈值映射，先排序后匹配识别，星体预测等这几种方法。其中分区星表法将整个天区分成了若干子天区，使得在星体映射时，只是搜索星敏感器视轴指向附近的部分子天区，而不是搜索整个天区，减少了搜索星体的数量；阈值映射法，在满足精确度的情况下，设置被跟踪星体的数目阈值，只有被跟踪的星体数目少于此阈值时，才进行星体映射，减少了映射次数；先排序后匹配识别法，先根据星体在星图中的坐标值进行排序，然后再进行匹配识别，减少了那些距离较大的无谓的星体间的匹配识别。星体预测根据前几帧星图的跟踪结果对星体的位置进行预测，采用了星体预测，提高了匹配识别率，有效的增加了一定数目下被跟踪匹配的星体数目。在跟踪算法的计算环节，根据被跟踪星体的天球坐标系和图像坐标系信息，采用高斯消去法，可以计算出当前姿态。为了评估该星跟踪算法，我们分别进行了软件测试和硬件测试。软件测试通过软件编程仿真整个跟踪过程，完成了包括位置噪声、阈值大小、邻域半径、星敏感器的姿态变化曲线以及星敏感器速度变化等多种因素对星跟踪性能的影响的测试。硬件测试在RISC系统中进行，通过串口与计算机进行通讯，主要完成星跟踪算法的跟踪速度和成功率的测试，并进一步优化了分区星表。