[发明专利]一种面向中心指向搜索的高效天文定位方法

说明书

本发明公开了一种面向中心指向搜索的高效天文定位方法，能够实现针对未知中心指向的观测图像的目标高精度、快速、可靠的天文定位。本发明的技术方案包括如下步骤：设置全天域搜索的中心指向经纬度序列，基于图像像素分辨率的初始约束，利用图像目标和恒星目标组成的三角形进行逐一匹配，根据目标匹配数量和占比，设置合理门限得到至少三组成功匹配的恒星目标。利用多组成功匹配的恒星目标，构建天文定位的观测方程，基于最小二乘求解天文定位参数，并统计残差，选择残差最小的中心指向对应的天文定位参数作为最优化天文定位参数，利用最优化天文定位参数求解得到图像中心指向和图像目标的天文定位经纬度结果，实现面向中心指向搜索的天文定位。

技术领域

本发明涉及空间目标监视技术领域，具体涉及一种面向中心指向搜索的高效天文定位方法。

背景技术

天地基空间目标光学监视中，获得较高的目标角度测量信息是光学设备的核心性能要求。但是，仅依靠设备自身的中心指向数据进行估算，其精度无法满足要求，一般会通过天文定位来得到更高精度的测角数据。随着小型化泛在天地基光学监视设备的快速发展，在中心指向无法快速准确获取的情况下，也需要能够仅仅通过观测图像，完成中心指向精确标定和目标的天文定位。

当前，天文定位方法大多在中心指向相对准确的基础上，实现恒星星图匹配和参数估计，即使天文定位算法能够在一定区间内搜索中心指向，实现高效率和高可靠的搜索难度也非常大，难以满足大量未知中心指向的观测图像快速天文定位的需求。

因此如何针对未知中心指向的观测图像进行快速、可靠、精确的天文定位是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种面向中心指向搜索的高效天文定位方法，能够进行稳健、快速的恒星匹配，并根据匹配结果，准确确定天文定位中心指向和相关参数，实现针对未知中心指向的观测图像的目标高精度、快速、可靠的天文定位。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

设置全天域搜索的中心指向经纬度序列，基于图像像素分辨率的初始约束，利用图像目标和恒星目标组成的三角形进行逐一匹配，根据目标匹配数量和占比，设置合理门限得到至少三组成功匹配的恒星目标。

利用多组成功匹配的恒星目标，构建天文定位的观测方程，基于最小二乘求解天文定位参数，并统计残差，选择残差最小的中心指向对应的天文定位参数作为最优化天文定位参数，利用最优化天文定位参数求解得到图像中心指向和图像目标的天文定位经纬度结果，实现面向中心指向搜索的天文定位。

进一步地，设置全天域搜索的中心指向经纬度序列，基于图像像素分辨率的初始约束，利用图像目标和恒星目标组成的三角形进行逐一匹配，根据目标匹配数量和占比，设置合理门限得到多组成功匹配的恒星目标；

具体为：

图像的单元像素对应的角分辨率为f弧度，图像的大小为W弧度的正方形视场，在图像中共选择N个亮度最高的目标作为待匹配的图像目标。

对于N个待匹配的图像目标，选取其中三个构成一个图像目标三角形，共得到个图像目标三角形。

预先设置中心指向搜索的经纬度序列，针对每个预设的中心指向的经纬度确定的范围内，利用Tycho恒星星表检索得到M个最亮的恒星目标，选取其中三个构成一个恒星目标三角形，共得到个恒星目标三角形。

针对所有的图像目标三角形和恒星目标三角形进行逐一匹配判断，对于其中一个图像目标，在其匹配的所有恒星目标中，选取匹配次数最多、且匹配次数占总匹配次数比例大于1/3的恒星目标作为最终匹配的恒星目标。

进一步地，对于N个待匹配的图像目标，选取其中三个构成一个图像目标三角形，共得到个图像目标三角形，具体为：