《弹载星敏感器原理及系统应用》求取 ⇩

第1章星光导航基础1

1.1 恒星参考系1

1.2 国际天球参考系2

1.3 运动的瞬时参考架2

1.4时间系统3

1.4.1 恒星时4

1.4.2 世界时4

1.4.3 历书时6

1.4.4 原子时、协调时、力学时6

1.4.5 时间和地理经度7

1.4.6 儒略日8

1.5天球坐标系10

1.5.1 天球基本点、线、圈10

1.5.2 天球坐标11

1.5.3 天球坐标变换关系14

1.6恒星的位置14

1.6.1 几种恒星位置15

1.6.2 影响恒星位置的各种因素16

1.7用直角坐标法精确计算恒星的视位置19

1.7.1 恒星自行和视差修正19

1.7.2 周年光行差的修正21

1.7.3 岁差、章动改正21

1.8恒星辐射模型25

1.8.1 恒星光谱型25

1.8.2 恒星的辐射能量26

1.8.3 星等与辐射能量的关系26

1.9 常用星表31

参考文献33

第2章弹载星敏感器原理35

2.1 引言35

2.2星敏感器原理36

2.2.1 图像传感器在星敏感器中的应用现状36

2.2.2 APS在星敏感器中的应用优势37

2.2.3 APS星敏感器研究现状38

2.2.4 APS结构与工作原理39

2.3星敏感器系统的主要技术指标46

2.3.1 视场46

2.3.2 测量精度46

2.3.3 星等探测灵敏度48

2.3.4 导航星库大小49

2.3.5 更新速率、体积与质量50

2.4描述图像传感器的主要参数50

2.4.1 像元阵列大小与视场角的关系50

2.4.2 图像传感器芯片尺寸与焦距的关系51

2.4.3 光学系统参数的确定51

2.5图像几何畸变52

2.5.1 图像的几何畸变原理52

2.5.2 畸变的校正53

2.6星图图像预处理技术55

2.6.1 星图特点和阈值的确定55

2.6.2 星点提取原理57

2.6.3 星像质心细分定位方法60

2.7 星图子窗口模式66

2.8 提高星像信噪比的方法67

2.9 运动补偿滤波70

2.10 星敏感器在轨自校准技术75

2.11 星敏感器系统软件设计78

2.12弹载星敏感器系统设计80

2.12.1 弹道式导弹飞行特征分析80

2.12.2 APS星敏感器探测能力分析82

2.12.3 探测信噪比估算83

2.12.4 光学孔径、曝光时间、焦距的关系84

2.12.5 精度分析84

2.12.6 弹载星敏感器系统指标85

参考文献86

第3章基于星敏感器的星图识别算法88

3.1导航星的筛选88

3.1.1 星等阈值法89

3.1.2 正交网格法94

3.1.3 优先追加法95

3.1.4 Thinning方法95

3.1.5 由弹道挑选导航星的方法97

3.2星图识别算法概述100

3.2.1 星图识别特征的选取准则101

3.2.2 导航星库构造方法103

3.2.3 星库的读取105

3.3 三角形匹配算法108

3.4改进的三角形算法110

3.4.1 圆形区域法及其改进111

3.4.2 考虑亮星的三角形构造方法113

3.4.3 剖分算法精简导航三角形库技术114

3.4.4 匹配策略的改进——公共边的四边形识别算法115

3.4.5 三角形结构特征的改进方法116

3.5基于星图几何形状的凸多边形匹配算法118

3.5.1 基于几何覆盖技术构造导航星视场集合119

3.5.2 构造导航星凸多边形算法Ⅰ123

3.5.3 构造导航星凸多边形算法Ⅱ125

3.5.4 导航星凸多边形角距和顶角的定义126

3.5.5 导航星数据库存储结构127

3.5.6 基于凸多边形的星图识别算法133

3.5.7 仿真试验及结果分析136

3.6凸多边形约束下的三角形识别算法146

3.6.1 构造三角形导航星库147

3.6.2 三角形特征矢量选择方法150

3.6.3 导航星库的查找方式151

3.7星跟踪识别算法153

3.7.1 快速星跟踪识别算法原理154

3.7.2 仿真结果分析157

3.8 栅格算法158

3.9 传统识别方法分析159

3.10基于神经网络技术的星图识别算法160

3.10.1 输入样本的构造160

3.10.2 输出样本的构造160

3.10.3 分类器设计思想161

3.10.4 仿真结果162

参考文献162

第4章基于惯性／星敏感器测量导弹三轴姿态和位置165

4.1基本坐标系165

4.1.1 制导计算中的坐标系165

4.1.2 星敏感器中的坐标系166

4.1.3 天球坐标系167

4.2坐标系之间的转换关系167

4.2.1 弹体坐标系与星敏感器坐标系的关系168

4.2.2 弹体坐标系与发射坐标系的关系169

4.2.3 发射惯性系与弹体坐标系的转换关系170

4.2.4 发射惯性系与赤道直角坐标系的转换关系170

4.3弹体姿态描述173

4.3.1 欧拉角表示姿态的算法173

4.3.2 四元数表示姿态的算法174

4.3.3 四元数与欧拉角的关系175

4.3.4 Rodrigues参数姿态算法177

4.4基于星敏感器观测矢量确定姿态的原理190

4.4.1 Wahba问题191

4.4.2 TRIAD算法及改进194

4.4.3 QUEST方法197

4.4.4 最小二乘算法199

4.4.5 姿态解算方法比较200

4.5基于焦平面坐标确定三轴姿态202

4.5.1 星焦平面坐标的测量模型203

4.5.2 捷联于弹体的星敏感器单点姿态测量模型204

4.6 星敏感器测量姿态误差分析205

4.7 星敏感器测量姿态精度与观测星数之间的关系208

4.8 星敏感器的模拟及仿真结果212

4.9陀螺／星敏感器组合测量姿态方法研究215

4.9.1 基于陀螺／星敏感器／KF的姿态四元数解算方法研究215

4.9.2 基于陀螺／星敏感器／KF的姿态RPs解算方法研究222

4.10基于一种新的强跟踪滤波器的导弹姿态测量223

4.10.1 一般强跟踪滤波算法及其缺陷224

4.10.2 修正的强跟踪滤波算法推导225

4.10.3 MSTEKF算法的优化与扩展226

4.10.4 导弹姿态运动模型228

4.10.5 干扰条件下EKF、STEKF与MSTEKF的比较229

4.11星敏感器测量导弹飞行位置的原理233

4.11.1 星光大气折射模型233

4.11.2 大气折射模型误差分析236

4.11.3 导弹位置矢量与星光折射角的关系237

4.11.4 仿真软件的设计239

参考文献241

第5章光纤捷联惯性／全自主星光组合导航技术244

5.1恒温条件下的光纤陀螺捷联惯导模型244

5.1.1 弹载捷联惯导方案244

5.1.2 捷联惯导的输出模型245

5.2 星敏感器可观测的INS误差246

5.3平台安装的星敏感器方案247

5.3.1 平台单星方案原理247

5.3.2 平台双星方案原理249

5.4捷联安装的星敏感器方案252

5.4.1 捷联单（双）星方案252

5.4.2 捷联星图匹配方案253

5.5 基于单点姿态矩阵解算导弹初始定向、定位误差254

5.6 利用星光方向矢量解算导弹初始定向、定位误差255

5.7 基于最小二乘法的误差角分离257

5.8 仿真结果258

5.9基于星光观测和弹体旋转的FSINS误差分离与估计方法261

5.9.1 不可观测状态的可观测化激励方法263

5.9.2 基于弹体旋转的陀螺组合误差估计及其仿真263

5.10导航参数的一次补偿算法267

5.10.1 FSINS误差的传播特性268

5.10.2 导航参数误差计算与补偿268

5.10.3 导航参数补偿仿真273

5.11 FSINS/CNS-AD/CNS-PD组合导航系统设计277

5.12FSINS/CNS-AD/CNS-PD模型278

5.12.1 FSINS/CNS-AD状态方程和测量方程278

5.12.2 FSINS/CNS-PD状态方程和测量方程278

5.13滤波器及融合算法设计280

5.13.1 各子滤波器设计280

5.13.2 融合算法设计280

5.14 仿真及结果分析282

参考文献285

第6章基于星敏感器的星光／惯性组合导航仿真系统287

6.1星敏感器仿真器287

6.1.1 挑选导航星及构造导航星库289

6.1.2 星图识别、姿态解算290

6.1.3 姿态计算及INS误差分离291

6.1.4 软件仿真结果292

6.2星光／惯性组合导航半实物仿真系统298

6.2.1 星模拟器及工作原理298

6.2.2 星模拟器光学系统分析及设计299

6.2.3 星图模拟软件设计300

6.2.4 星光／惯性组合导航仿真系统试验301

6.2.5 星敏感器静态误差与动态误差的测试试验302

6.2.6 星敏感器光轴与惯组测量坐标轴之间安装夹角的标定302

6.2.7 弹载导航星库装订验证试验303

6.2.8 星光／惯性组合导航系统地面系统性能仿真试验303

参考文献304