基于小波变换的星图识别

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1、小波理论与应用(论文)基于小波变换的星图识别院系名称：航天学院专业名称：控制科学与工程学生姓名：秦洪卫学号：09S004134联系方式：183451418082012年5月—10—基于小波变换的星图识别摘要：在飞行器姿态测量中，星敏感器是现行确定飞行器姿态姿态测量仪器中精度最高的。跟其他姿态敏感器相比，星敏感器还具有自主性强、无姿态积累误差等优点。星图识别是星敏感器研制过程的关键技术之一。用KMP算法进行星图识别时，制定的导航星库容量大。为此，对导航库数据进行了压缩。先对星图进行小波变换，截取其低频子带部分；再用KMP的方法建立导航星库。仿真结果表明本算法不但继承了原算法

2、的优点，而且导航星库的容量和识别时间都是原算法的1/4。关键词：星图识别；KMP；星敏感器；小波变换StarmaprecognitionbasedonwavelettransformAbstract:Inthemeasurementofaircraftattitude,starsensoristhemostaccuratecurrentmeasurementinstrumenttodeterminethespacecraftattitude.Comparedwiththeotherattitudesensor,starsensorhasstrongautonomyandn

3、oattitudeaccumulatederror.TheStarmaprecognitionisoneofthekeytechnologiesofthestarsensordevelopmentprocess.ThevolumeofthenavigationstardatabaseislargewhenstarmaprecognitioniscarriedoutbyKMPalgorithm.Forthisreason,thedataoftheavigationstardatabasearecompressed.Firstawavelettransformforstarm

4、apis—10—carriedoutanditslow-frequencysub-bandpartiscut-off,thenthenavigationstardatabasecanbeconstructedbyusing0-1method.Thesimulationresultsshowthatthealgorithmnotonlyinheritstheadvantagesoftheoriginalalgorithm,butalsobothvolumeofthenavigationstardatabaseandrecognitiontimeareequivalentto

5、1/4thatoftheoriginalalgorithm.Keywords:Starmaprecognition;KMP;Starsensor;Wavelettransform—10—引言航天器姿态的实时测量对于控制、导航、定位，尤其是遥感摄影测量都具有重要意义。以恒星为探测对象的星敏感器，因其体积小、指向精度高、无姿态累积误差、自主性强等优点，已成为航天器上的必备的高精度姿态测量仪器。星敏感器是通过测量天球上不同位置的恒星来确定航天器姿态信息（俯仰角、偏航角和滚动角）的测量系统，其核心问题是星图识别。在当前的识别算法有多边形角距匹配法，圆形区域法和主星识别法等。当存在

6、许多星等相近的亮星或星对角距（两星点与观测中心的球心角）很小的情况下，这些算法存在识别率严重降低等缺点。惯导实验中心李老师发表的《用KMP算法进行星敏感器星图识别的方法》，从字符串的模式匹配来考虑，用KMP(Knuth-Morris-Praa)算法来进行星图识别，克服了这些缺点。但是该算法建立的导航星库容量大。为此，本文在李老师文献的基础上，先对其导航星库进行了基于小波变换，图像经小波变换后，图像在尺度空间基本保持图像整体特征，即低频子带部分，且经采样后尺度空间部分相对原数据量明显减少。所以我们采用低频子带部分来进行星图匹配，可以大大减少系统识别时间，这对于星敏感器的星图

7、识别具有重要意义。1小波变换的基本理论小波变换理论是近年来兴起的新的数学分支，它是继傅里叶变换（Fouriertransform）之后又一个里程碑的发展，它是空间（时间）和频率的局部变换。小波变换的基本思想是将信号展开成一族基函数之加权和，即一族函数来表示或逼近信号或函数，且这族函数是通过某个基本函数的平移和伸缩构成的。“多分辨力分析”(Multi-resolutionAnalysis)也称“多尺度分析”或“金字塔算法”是Mallat在80年代后期提出的，使离散小波变换以数字—10—QMF(QuadratureMirrorFi