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基于科学CCD星敏感器技术下的天文导航系统
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时间:2012-10-19 15:05:06

天文导航是一项借助对自然天体的相关测量来确定自身的位置或是航向的新型导航技术,根据所测自然天体相对于导航用户的参考基准面的高度角和方位角来进行一系列的计算。这种自主式导航系统,由于不会受到电磁场的干扰,因此不会有电磁波的辐射现象,不管是从隐蔽性还是从定位定向的精度上,都有着一定的优势,这也是天文导航系统从研制成功就得到了广泛应用的原因。

但是,传统的天文导航方法仍然存在着一定的问题。例如:由于每次只能观测一颗星体的高度角和方位角,因此会出现一定误差;导航系统中含有用于搜索和跟踪星体的随动控制系统,这就导致导航体积大、结构复杂,也会造成一定的轴系误差,调试相对困难、成本也比较高。科学CCD星敏感器技术就是在这时被应用于天文导航系统中的。

基于科学CCD星敏感器技术下的天文导航系统包括CCD相机、星图匹配处理器以及导航控制系统,他们互相配合,各有所用。例如对空间飞行器飞行姿态的导航应用。CCD相机的功能就在于为星图匹配处理器提供了实时、精准、清晰拍摄的星图,同时,惯性导航系统为星图匹配处理器提供飞行器的初始姿态以及所在位置信息。星图匹配处理器会从星图库中提取相应的参考星图与实拍星图进行识别,从而获取飞行器的姿态信息,最后将信息传输到导航控制系统。最终,由导航控制系统进行姿态的校正等。

在整个过程中,CCD相机可以说是实现导航的基础部件,也是最重要的部分,它担负着图像获取的重任。其具有高分辨率、高传输速度以及高抗干扰能力,降低了整个导航系统的成本,大大提高了精度,最大程度避免误差的影响。利用其所拍摄到的星图,进行恒星质心提取、星图识别以及姿态估算等一系列计算后,以确定飞行器飞行姿态是基于科学CCD星敏感器技术下的天文导航系统的基本工作原理。

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