[发明专利]静态红外地球敏感器高精度姿态检测的方法

摘要

本发明公开了一种静态红外地球敏感器高精度姿态检测方法，它用于对运行在中、高轨轨道的空间飞行器做姿态检测。当空间飞行器运行于中、高轨轨道高度上时，地平圆在焦平面中成像大小变化较大。本发明基于该特点，设计合适的图像网格线扫描方案，读取红外面阵图像8行8列数据，并设计相应的高精度姿态检测方法，获得地平圆圆心位置，输出姿态角，详细的姿态检测流程如图1所示。本发明解决了传统静态红外地球敏感器面阵图像数据量大与存储容量有限的矛盾，具有数据存储量小、测姿精度高、数据更新率高等特点。

主权项

一种静态红外地球敏感器高精度姿态检测方法，其特征在于包括以下步骤：1）获取一帧480×480面阵图像，每隔53行、53列选取图像中的一行与一列，获得一8行8列的图像数据；2）对读取的8行8列网格线图像数据做抽样选取，按照一定的边界点判断依据对某一行或列数据上连续多个点的灰度做判断，以检测地平圆边界点，边界点判断依据如下：扫描过程中出现如下情况之一：ⅰ、连续4个点灰度值≤Vt&&连续四个点灰度值≥Vt；ⅱ、连续4个点灰度值≥Vt&&连续四个点灰度值≤Vt；认为此时正好处于地平圆边缘位置，出现了一个边界点，Vt为边界点判断的门限阈值；3）由步骤2）地平圆边界点粗略扫描得到一组地平圆边界点，从中选取合适的3个边界点，根据三点法求圆心的原理，计算地平圆圆心；4）对图像数据做精确扫描，根据步骤2）所述的边界点判断依据，获得8行8列图像的地平圆边界点；5）对步骤4）中得到的一组边界点采用拉格朗日二次多项式插值的方法，实现边界点的亚像元定位；6）对步骤5）中得到的一组亚像元地平圆边界点，从中选取三组边界点，每一组分别选取三个合适的边界点，分别对每组的三个点根据步骤3）三点法求圆心的原理,计算得到一个地平圆圆心，最后对三个圆心取平均，作为最终的地平圆圆心；7）由步骤6）计算得到的地平圆圆心，根据下式解算出当前的空间飞行器姿态角：θp＝(xe‑x0)×δθr＝(ye‑y0)×δ式中，θp、θr分别指空间飞行器的姿态偏差角，(xe,ye)为地平圆圆心，(x0,y0)为面阵图像的中心坐标，δ为探测器每像元的角分辨率。