星体跟踪星图识别算法

针对天文/惯性组合导航中对星敏感器快速姿态测量的要求,提出了一种基于星体跟踪的星图识别算法应用于星敏感器姿态测量。建立了基于星区的导航星库便于快速搜索导航星。实验结果表明,该算法比传统星图识别算法有着明显的优点,识别速度快,识别成功率高。     

一种改进全天自主栅格星图识别算法

栅格算法是一种较优秀的星图识别算法 ,但它要求视场中有较多的恒星 ,从而要求星跟踪器有大的视场或高的星等灵敏度。为了克服这一缺点 ,引入主星的概念 ,并在星图识别过程中加入星等信息。仿真结果表明改进后的算法只需较少的恒星就能保证算法的鲁棒性 ,且实时性得到显著改善。     

星图识别算法的优化设计与实现

在INS／CNS组合导航系统中,为了有效实时地用CNS的输出姿态信息校正INS的陀螺漂移,必须提高CNS中星图识别算法的运行速度。提出了一种改进的三角形星图识别方法,基三角形识别成功后,增加一颗附加检测星,计算出附加检测星和基三角形的三个星点的角距值。分析结果表明传统的星图识别算法在主频为600MHz的DSP6414上运行需要300ms左右的时间,算法改进后,只需40-80ms,数据输出率提高到10Hz。改变的算法在不存在伪星的情况下成功识别率近100％,存在伪星时,可以有效去除伪星。同时,解决了传统星图识别算法在嵌入式系统中实现难、耗时长的问题。该算法可以实时地校准惯导系统的误差。     

复杂星空背景下的空间目标快速捕获算法

针对现有方法在大视场、高灵敏度条件下星空背景复杂导致的空间目标捕获速度慢的问题,利用大视场星图识别的优势,提出了复杂星空背景下的空间目标快速捕获算法.采用分级曝光策略,基于短曝光获取有限数量的恒星以大幅度提高星图识别速度;利用二维最大背景估计方法,实现星图预处理,获得质心数据信息;最后基于星图目标序列剔除自然天体.通过星图目标排序横向剔除,保证剔除准确性的前提下有效提高了剔除效率,实现了空间目标快速捕获.仿真试验结果表明,本文方法快速性好、准确率高,与已有算法中较快算法相比,目标捕获所用时间减少41.92%.     

改进金字塔算法用于小视场星图识别

为实现小视场星图的全天自主识别,规避星矢量内积在小角距范围内区分度欠佳的问题,提出以星矢量外积作为匹配特征量对金字塔算法进行改进。分析了匹配特征量改进策略,并对改进金字塔算法涉及的基本星表预处理、匹配特征量数据库及K矢量构建、星图降噪与质心提取、星图识别流程等问题进行讨论。采用Visual C++编程实现该算法,通过仿真对其进行性能测试,并应用于小视场星敏感器。结果表明,对于小视场星图,改进金字塔算法识别成功率达96.7%,需载入内存的数据文件约26.4 MByte,识别时间平均约131.8 ms,能够满足全天自主星图识别算法的准确率高、占用资源适度、识别速度快、稳健性强等要求。     

一种新的多三角形星图识别算法

针对星敏感器星图识别算法只能处理少数目恒星的问题,结合天文观测相机进行星图识别的具体要求,提出了一种适合天文观测相机的多三角形星图识别算法.首先,选用欧洲空间局2000年2月发布的第谷2天文星表作为原始导航星表;其次,采用交叠矩形法分天区后建立导航星数据库;最后,根据天文观测相机拍摄的实际星图建立了观测星数据库;并应用多三角形星图识别算法进行星图识别的验证,实验结果表明：针对天文观测相机多三角形星图识别算法是可行的,也是可靠的.     

应用形状因子特征的高效星图识别

针对传统的三角形星图识别算法存在冗余匹配多、抗噪声性能差的问题,提出了一种应用形状因子特征的高效星图识别算法。该算法在传统的三角形算法基础上,引入了形状因子特征参数和方向信息,并择优选择视场内4颗观测星,组成一对观测三角形,进行星点匹配识别。与传统的三角形算法相比,该算法增加了星图识别时图像的特征信息量,降低了匹配时的冗余度,具有导航特征库存储空间小、识别速度快等优点。实验表明,在星点位置噪声标准偏差为2个像素、星等噪声标准偏差为0.7星等的仿真条件下,该算法的识别率均在99%以上;通过地面实验的实物验证,在300 MHz的FT-C6713的DSP硬件平台上,全天自主识别的平均运行时间约为47 ms,具有明显的优势。     

一种快速三角形星图识别算法

针对星敏感器产品中常用的三角形星图识别算法存在时间复杂度较大、星图识别时间长的不足,提出一种改进的快速三角形星图识别算法。该算法通过构建二维链表数组将三角形的星对角距及角距容差集合保存下来,避免了星对角距重复计算和重复查找过程;通过构建哈希表,改变星对角距匹配方式,减少星对角距匹配次数,使三角形星图识别的时间复杂度大幅降低。试验结果表明,在不同星点位置噪声扰动以及不同观测星上限取值条件下,改进后算法的星图识别时间与传统三角形星图识别时间相比减少了70%,对提高星敏感器姿态更新频率具有重要意义。     

基于粗测位置和方位的三视场快速星图识别方法

为了在已知粗略方位角和地理位置时实现三视场天文定位定向设备的快速测量,给出了一种三视场定位定向设备的快速局部星图识别方法。分析了三视场定位定向设备使用全天球识别数据库执行三角形识别时识别效率低的原因;指出了应先进行视场内识别,后进行视场间识别以提高效率,并给出星图识别时角距误差门限的选取范围;给出了一种基于粗略位置和方位快速生成局部识别数据库的方法,它可以减少识别信息的冗余,实现高效的星图识别。仿真实验和野外实验结果表明：使用此局部识别方法正确识别率可达99.19%,识别速度为24.3 ms,基本满足三视场天文定位定向设备快速高效测量的要求。验证了局部星图识别方法的效率,以及采用先视场内识别后进行视场间识别方式的正确性。     

基于DSP+FPGA的元器件焊接垂直度识别方法

为实现电路板上柱状元器件焊接垂直度的精准检测,设计了一款基于DSP+FPGA的垂直度识别系统。DSP承担核心算法任务,FPGA作为数据预处理单元,完成接口的逻辑、系统的互连以及数据通道。在硬件平台上嵌入了基于元器件形心配准的垂直度识别算法。首先对预处理的图像利用改进的Canny算法提取元器件的像素级边缘,并采用边缘跟踪算法去除噪点和干扰边缘并对元器件进行编号,在粗提取的边缘上用Zernike矩算法来精确定位元器件亚像素级边缘。在此基础上,提取元器件轮廓的最小外接矩形来修正边缘并得到每个元器件的形心坐标,最后根据形心的偏移距离来完成每个元器件垂直度的识别。实验结果表明,该垂直度识别系统的设计方案识别结果精度高,检测速度快,满足实时性要求,具有重要的实际工程意义。     

一种改进的全天自主三角形星图识别算法

三角形算法是一种当前使用最为广泛的星图识别算法 ,但作为其识别基元的三角形的特征维数比较低 ,容易出现冗余匹配或误匹配 ,因而对测量误差比较敏感。针对这一缺点 ,从导航星的选取、星座数据库的构造和算法的实现三方面着手对传统三角形算法进行改进 ,提出了新的导航星自动选取方法和导航星座数据库构造方法 ,并在此基础上实现了改进三角形算法 ,其数据库容量和实时性都略优于传统三角形算法 ,且识别成功率接近多边形算法     

Correlation algorithm for computing the velocity fields in microchannel flows with high resolution

A cross-correlation algorithm, which enables the obtaining of the velocity field in the flow with a spatial resolution up to a single pixel per vector, has been realized in the work. It gives new information about the structure of microflows as well as increases considerably the accuracy of the measurement of the flow velocity field. In addition, the realized algorithm renders information about the velocity fluctuations in the flow structure. The algorithm was tested on synthetic data at a different number of test images the velocity distribution on which was specified by the Siemens star. The experimental validation was done on the data provided within the international project “4th International PIV Challenge”. Besides, a detailed comparison with the Particle Image Velocimetry algorithm, which was realized previously, was carried out.     

基于圆形视场分割的鱼眼相机星图识别方法

海上星光导航是航海中一种重要的自主导航技术, 星图识别是其关键步骤。针对船载鱼眼相机星光导航系统超大视场带来的单幅图像数据量大、识别冗余、识别效率低等问题, 提出了一种基于圆形视场分割的鱼眼相机星图识别方法。对于拍摄到的星图, 利用同心圆将视场分割成若干个面积相等的环形和圆形区域; 在构造导航星特征库的过程中, 以星角距为特征构造散列函数, 将导航特征库分段存储成若干个子库; 在识别过程中, 利用基于中心星的多三角形识别算法, 从视场中心圆形区域开始依次向视场边缘环形区域进行识别。海上观测实验结果表明:该方法能够平均以2.5 s的识别时间达到90%以上的识别成功率, 且具有良好的实时性。     

基于Log-Polar变换的星图识别方法

基于Log-Polar变换提取特征模式,并将特征模式进行字符串编码,在KMP算法的基础上给出一种适合于星图识别的字符串匹配算法用以实现观测星和导航星的匹配识别。与栅格算法在相同实验条件下的比较表明:该方法对星点位置噪声和星等噪声具有更强的抗干扰能力,且具有更小的存储容量,但其识别速度还有待于进一步提高。     

基于P向量与三角形内切圆的星图识别算法

为了减少导航星表的存储容量和提高星图识别的成功率,提出了一种将P向量与三角形内切圆相结合的快速全天自主星图识别算法.该算法在构造导航星表过程中,从天文星表中挑选出满足要求的导航星并对其编号,以构造的P向量值、导航三角形内切圆半径R及导航三角形的第三条边为特征量构造导航子星表;在识别过程中,找出一定误差门限内,满足P向量...     

CCD星图模拟器的设计及验证

为了方便星图识别算法和星敏感器性能的测试,设计了一种CCD星图模拟器,开发了星图模拟软件。采用高分辨率显示设备及平行光管模拟无穷远处平行光,实现了高质量星图的模拟。通过高精度QUEST算法求解姿态,对模拟的星图进行了验证。计算了3颗以上恒星的偏航角、俯仰角和滚动角,对100幅模拟星图进行了统计分析,结果显示其定位精度已达98．1％。目前,该星图模拟器已成功用于实际项目,为后续的测试星图识别算法提供了良好的依据,并缩短了开发周期。