精密跟踪型望远镜适配的快速星图匹配

摘要

空间目标的精密定轨需要高精度的天文定位技术,而星图匹配是天文定位的基础。本文针对精密跟踪型望远镜提出一种快速星图匹配算法,它包含优化三角形匹配和序列图像修正两部分。论文主要叙述了该算法原理、流程与实现,并对其速度与精度等方面进行了研究。首先,利用编码器轴系定位划取指向天区的星表数据,经筛选和归算列为导航星表。接着,应用降维查表的方法加速三角形匹配并通过理想坐标底片常数之间的关系校验得出首帧匹配结果。然后,修正算法结合后续各帧中望远镜指向的变化量计算导航星的理想坐标,并应用上一帧的底片常数,匹配观测星和导航星。最后,对底片常数计算得出的导航星和目标定位结果进行统计对比。经实验,计算39组星对时采用快速三角形匹配可以将时间缩短至近1/300;对后续图像(每帧含大约100组匹配星对)使用序列图像修正算法,均可以在0.04 s以内完成匹配;采用快速星图匹配算法获取的匹配星对用于对中高轨激光星定位,其平均误差在0.5″左右。由此可见,快速星图匹配算法充分满足精密跟踪型望远镜天文定位精度高、速度快的要求。