壓縮感知稀疏重構(gòu)對(duì)星圖的影響*

尹 航，閆 野，宋 新

(國防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙 410073)

壓縮感知稀疏重構(gòu)對(duì)星圖的影響*

尹 航，閆 野，宋 新

(國防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙 410073)

稀疏重構(gòu)是壓縮感知理論的核心內(nèi)容之一，為了將稀疏重構(gòu)有效地應(yīng)用于星敏感器的壓縮成像過程中，從星圖圖像誤差和星點(diǎn)特征誤差兩個(gè)方面分析稀疏重構(gòu)對(duì)星圖的影響。在圖像誤差方面，利用峰值信噪比評(píng)價(jià)指標(biāo)考察星圖在不同重構(gòu)算法、不同壓縮比下的重構(gòu)質(zhì)量；在特征誤差方面，從理論上分析稀疏重構(gòu)對(duì)星點(diǎn)特征的影響機(jī)理，提出星點(diǎn)特征重構(gòu)誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察星點(diǎn)的質(zhì)心、亮度和數(shù)量特征的重構(gòu)誤差。結(jié)果表明，在所選算法各壓縮比下，星圖相比一般圖像能夠獲得更高的重構(gòu)質(zhì)量，重構(gòu)星點(diǎn)能夠在很大程度上保持可用于姿態(tài)確定的特征信息，結(jié)論保證了利用重構(gòu)星圖進(jìn)行姿態(tài)計(jì)算的正確性，進(jìn)一步驗(yàn)證了壓縮感知理論在星敏感器中應(yīng)用的可行性，為實(shí)現(xiàn)星敏感器的壓縮成像提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

壓縮感知；稀疏重構(gòu)；恒星敏感器；恒星圖像

星敏感器是當(dāng)前航天器中廣泛采用的一種高精度、高可靠性的姿態(tài)測量部件。其基本原理為利用電荷耦合器件(Charged Coupled Device, CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor transistor, CMOS)圖像傳感器對(duì)當(dāng)前視場內(nèi)的星空進(jìn)行成像，通過信號(hào)處理提取星點(diǎn)在觀測視場中的特征信息(如位置、亮度和數(shù)量等)，由星模式識(shí)別算法在導(dǎo)航星庫中找到觀測星的對(duì)應(yīng)匹配，從而計(jì)算出星敏感器的三軸姿態(tài)。……