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星敏感器星图识别算法

2022-05-08 09:07分类:传感器 阅读:

 

  星比较敏感器是最常见的姿势明确仪器设备之一,相对性于太阳光比较敏感器、磁强计、地平仪和手机陀螺仪等别的普遍的姿势测量设备来讲,星比较敏感器不但姿势测量精度较为高,并且可以完成独立导航栏工作能力,抗干扰性也较为强,现阶段是通讯卫星等航天飞机上最首要的姿势检测仪器,在巡航导弹、飞机场和船舰上还有运用。

  星比较敏感器技术性科学研究開始于二十世纪50年代,截止到迄今为止,早已研发出许多不一样种类的星比较敏感器商品而且被顺利运用。英国、法国、法国的、荷兰和西班牙等國家的航天航空新产品开发组织研发出众多运用于不一样自然环境的星比较敏感器商品,在其中有一部分设备的姿势精度等级早已做到1″乃至高些。中国星比较敏感器新技术的分析開始于二十世纪八十年代中后期,历经数年的积攒和发展趋势,中国很多科研单位和高等院校也研发出取得成功运用于航空航天和航空公司的星比较敏感器商品,可是相比于海外制造的星比较敏感器依然有较大的差别。文中根据梳理世界各国星比较敏感器发展史及其核心技术的研究现状,剖析星比较敏感器新技术的发展趋向,为中国星比较敏感器科学研究工作人员给予一些可参照的构思。

  星象图鉴别优化算法分成下列三类:(1)根据星座特征的星象图鉴别优化算法;(2)根据标识符方式的星象图鉴别优化算法;(3)根据智能化方式的星象图鉴别优化算法。

  

  根据星座特征的星象图鉴别优化算法

  是运用行星中间互相位置关系构成特点开展鉴别的优化算法。最开始是二十世纪70年代Junkins明确提出的三角形优化算法,该优化算法较为形象化,也是现在工程项目中最常常采用的星象图鉴别优化算法,优化算法的核心内容是用由观察行星组成的三角形特征与导航栏十二星座数据库查询中的同构三角形配对。Liebe、Quine和Douma设计方案了改善的三角形星象图计算机视觉优化算法。

  Liebe依据视场角尺寸和亮星的总数,选择全部能组成的三角形行星开展鉴别;Quine最先选择视场角内最靓星做为主星,随后在主星周边的环形范围内选择二颗最美的太阳同主星组成星三角;Douma同Liebe的办法相近,但他考量了视场角内行星产生三角形的几率,只选择几率最高的三角形。与单纯性应用星角距做为特点的星象图鉴别优化算法对比,三角形优化算法的特点是有着大量的特点维数,降低误配对的几率,有利于创建导航栏星库数据库索引方法,减少导航栏星库的检索時间,提升星象图鉴别的速率。

  三角形鉴别优化算法的缺陷是在星三角形总数较多时,会发生沉余配对或是误配对,减少鉴别通过率。Mortari明确提出了根据k-vector方法的Pyramid鉴别优化算法。k-vector方法还可以迅速原始精准定位,降低导航栏星表检索频次,提升星象图鉴别速率。Pyramid优化算法以四面体为鉴别特点,挑选了4颗观察星,以1颗星为端点,其他3颗星为三角形来组成一个四面体,以k-vector方法为导航栏星库优化算法,能够建立在噪音和伪星点比较多的情形下迅速的鉴别出导航栏星。该优化算法的不足之处是伴随着星对情况表提升,造成 拟合曲线精密度减少,不可以保证最好配对星对落在角距偏差范畴内。张广军应用线形数据库查询检索的方法,对Liebe的优化算法实现了调整,提升 了优化算法的速率。

  根据标识符方式的星象图鉴别优化算法

  Padgett等明确提出了网格图优化算法。该优化算法印绶座标投射到一个稀疏矩阵上,给星象图鉴别带来了新的构思。网格图优化算法具备储存量不大、鉴别速度更快、优化算法对星比较敏感器的数据误差不比较敏感等优势。可是当行星部位偏差或是星等偏差非常大的情形下,网格图优化算法的准确率会快速的降低。孟娜明确提出了对网格图优化算法的改善优化算法,明确提出“延展性灰度级网格图优化算法”,在辨别流程中提升一个虚似的延展性模版。

  该优化算法明显的增强了针对星等和噪音偏差的容错机制工作能力,提升准确率。Hyunjae Lee也提到了改善的栅格数据星象图鉴别优化算法,他选用环形栅格数据替代初始优化算法的方形栅格数据,不但解决了初始栅格数据优化算法对参考星的依靠,并且使改善优化算法对图象转动自然环境有较强的可扩展性,而且引进虚似栅格数据,扩大了挑选方式的室内空间,在星象图鉴别通过率上面有非常大提升。

  李葆华等明确提出了KMP星象图鉴别优化算法,是栅格数据优化算法的另一种表明方式,他将收集到的星象图历经高通滤波后,立即转化成0-1字符串数组方式模式匹配,再运用KMP字符串数组优化算法开展星象图字符串数组鉴别。因为初始图象字符串数组存储量过大,又提到了根据小波分析的改善KMP优化算法。

  根据智能化方式的星象图鉴别优化算法

  是伴随着AI人工智能技术应用的迅速进步而发生的。Hong将神经元网络引进星象图鉴别,明确提出了根据模糊不清神经元网络的星象图鉴别方法。该优化算法根据三角形的三个角距特点,将选择的导航栏三角形库开展神经元网络学习培训,运用学习培训后神经元网络构造鉴别星象图。神经元网络鉴别优化算法有准确率高、鉴别速度更快的特性,缺陷是学习培训速度比较慢、存有一定的误鉴别几率。与传统的的优化算法较为,神经元网络优化算法具备数据信息储存量低、实用性和可扩展性好等优势。

  可是必须大批量的样版集实现训炼,鉴别的精密度遭受训练集尺寸和训炼时间段的危害,对硬件配置的需求也非常高。McClintock初次将进化算法引进星象图鉴别,对根据进化算法的星象图鉴别方法开展了初始科学研究,Paladugu深入分析了进化算法在星象图鉴别中的运用,明确提出了改善的根据进化算法的星象图鉴别方法。

  选中一颗主星,对主星跟伴星间的星顶角距和星与星中间的交角开展编号,界定2组星象图相匹配的星角距偏差和交角偏差和为相关度涵数,将检索分成粗定位和细精准定位两个阶段,在粗定位环节基因变异因素适度大些,在细精准定位基因变异因素调小些。全伟等运用了响应式粒子群算法(AAC)来完成星象图鉴别。

  数据分析3种类别的星象图鉴别优化算法,其优点和缺点汇总如表 4所显示。种类1指根据星座特征的星象图鉴别优化算法,种类2指根据标识符方式的星象图鉴别优化算法,种类3指根据智能化方式的辨识优化算法。现阶段在现实工程项目中,种类1是使用较多的优化算法,种类2和种类3的优化算法都还没获得广泛运用。

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