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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 星光制导技术概述2

1.2.1 星光制导的特点2

1.2.2 星光制导技术的发展现状3

1.2.3 星光制导的工作过程3

1.2.4 利用星光折射技术确定导弹位置4

1.3 星敏感器4

1.4 星光制导关键技术9

1.4.1 星图模拟9

1.4.2 星提取9

1.4.3 导航星表10

1.4.4 星图识别11

1.4.5 星敏感器误差标定13

1.4.6 姿态确定14

参考文献15

第2章 星图模拟20

2.1 引言20

2.2 星图特点分析20

2.3 星图模拟原理20

2.4 星图模拟过程分析21

2.4.1 指定天区观测星搜索21

2.4.2 星体坐标计算24

2.4.3 星等与光电子数的变换25

2.4.4 基于高斯点扩散函数模拟星像能量分布26

2.4.5 星图噪声及模拟星图的生成26

2.5 基于k-vector搜索的星图模拟算法27

2.6 仿真验证28

2.6.1 仿真验证一28

2.6.2 仿真验证二31

2.7 本章小结33

参考文献33

第3章 运动模糊星图复原及效果评价34

3.1 引言34

3.2 造成星图运动模糊的因素分析34

3.3 运动模糊的基本理论34

3.3.1 图像的退化模型34

3.3.2 退化图像的传递函数及点扩散函数36

3.4 模糊尺度鉴别40

3.4.1 运动模糊度估计原理40

3.4.2 运动模糊点扩散函数模糊尺度鉴别流程40

3.4.3 模糊尺度鉴别仿真分析41

3.5 运动模糊复原方法43

3.5.1 有约束的复原方法44

3.5.2 逆滤波方法44

3.5.3 维纳滤波方法45

3.5.4 平滑约束的最小二乘方滤波方法46

3.5.5 模糊星图复原仿真结果分析49

3.6 星体质心提取算法51

3.6.1 星体位置粗确定方法52

3.6.2 星体目标质心的细分定位方法53

3.6.3 质心提取仿真分析54

3.7 基于质心提取的运动模糊星图复原评价方法56

3.8 本章小结58

参考文献58

第4章 导航星表60

4.1 引言60

4.2 导航星的选取60

4.2.1 基本天文星表分析60

4.2.2 恒星分布规律61

4.2.3 构建导航星表的基本要求61

4.2.4 导航星的选取原则62

4.2.5 导航星表分布分析63

4.3 存储导航星表的典型方法64

4.3.1 球形矩阵分割法64

4.3.2 重叠区域法65

4.3.3 赤纬带法65

4.4 星敏感器视场参数确定方法66

4.4.1 视场参数的制约因素66

4.4.2 基于星覆盖区域分析的视场内恒星估计70

4.4.3 基于星覆盖区域分析的视场参数确定方法77

4.5 基于亮度优先和差异优先的导航星表构建方法79

4.5.1 原理分析80

4.5.2 星表构建实现过程81

4.5.3 导航星表构建及性能分析82

4.6 适用于弹道导弹的导航星选取方法85

4.6.1 根据标准弹道均匀化选取导航星的方法86

4.6.2 基于投影变换的弹载导航星表选取方法91

4.6.3 基于螺旋基准点的导航星选取方法99

4.7 基于预测跟踪星表提高星敏感器实时性的方法103

4.7.1 预测跟踪星表的总体思想及基本结构104

4.7.2 导航星表各部分结构106

4.7.3 预测跟踪星表的实现107

4.7.4 仿真验证108

4.8 本章小结111

参考文献111

第5章 星图识别算法114

5.1 引言114

5.2 星图识别问题分析114

5.3 经典星图识别算法116

5.3.1 三角形算法116

5.3.2 栅格算法117

5.3.3 匹配组算法118

5.3.4 奇异值分解算法118

5.3.5 算法分析与比较119

5.4 一种改进的主星星图识别算法120

5.4.1 基于主星星图识别的导航星表构造120

5.4.2 星图识别算法流程122

5.4.3 数学仿真验证123

5.5 基于三角形内切圆的星图识别算法124

5.5.1 算法理论分析124

5.5.2 基于三角形内切圆算法的导航星表构造126

5.5.3 星图识别算法的具体实现127

5.5.4 数学仿真验证128

5.6 基于Quine三角形的改进星图识别算法128

5.6.1 改进算法的可行性分析128

5.6.2 特征三角形模式向量的构造130

5.6.3 导航星库的构造130

5.6.4 算法流程131

5.6.5 仿真与分析132

5.7 三角形识别中的选星策略及实现133

5.7.1 选星策略134

5.7.2 算法实现134

5.7.3 仿真验证135

5.8 改进的金字塔全天自主星图识别算法136

5.8.1 导航星数据库的构造136

5.8.2 金字塔星图识别算法及其改进142

5.8.3 仿真验证151

5.9 惯导辅助模式下的星图识别算法155

5.9.1 由含误差惯导姿态信息估计星敏感器观测瞬时导航星表155

5.9.2 惯导辅助模式下的星图识别实现流程159

5.9.3 仿真结果分析160

5.10 本章小结164

参考文献164

第6章 大视场星敏感器误差标定167

6.1 引言167

6.2 误差源及主要误差因素分析167

6.2.1 星敏感器误差来源167

6.2.2 星敏感器主要误差因素分析168

6.3 误差模型及参数误差校正171

6.3.1 星敏感器成像模型171

6.3.2 参数误差校正172

6.4 误差对星敏感器测量精度的影响分析173

6.4.1 对单星测量精度的影响分析173

6.4.2 对星间角距测量精度的影响分析175

6.4.3 仿真试验验证175

6.5 误差参数标定方法178

6.5.1 参数标定常用算法分析178

6.5.2 大视场星敏感器光学畸变对焦距标定影响分析183

6.5.3 基于GA-LM融合的星敏感器参数标定算法187

6.6 本章小结193

参考文献194

第7章 捷联惯性／星光组合导航原理与方法196

7.1 引言196

7.2 惯性／星光组合导航系统构成196

7.2.1 系统的工作模式196

7.2.2 系统的组合模式197

7.2.3 星光量测信息修正惯性器件误差的方法198

7.3 卡尔曼滤波算法在SINS/CNS中的应用199

7.3.1 卡尔曼滤波算法199

7.3.2 卡尔曼滤波算法下的系统建模203

7.4 UKF滤波算法在SINS/CNS中的应用208

7.4.1 UKF滤波算法208

7.4.2 UKF滤波算法下的系统建模213

7.5 粒子滤波算法在SINS/CNS中的应用219

7.5.1 改进的边缘Rao-Blackwellized粒子滤波器设计220

7.5.2 粒子滤波算法下的系统建模222

7.6 本章小结226

参考文献227

第8章 捷联惯性／星光制导半实物仿真230

8.1 引言230

8.2 半实物仿真系统结构及组成230

8.2.1 系统总体结构230

8.2.2 部件组成及功能230

8.3 系统模块设计232

8.3.1 轨迹发生器的设计232

8.3.2 星图模拟计算机的设计232

8.3.3 星模拟器的设计232

8.3.4 星敏感器的设计233

8.3.5 导航计算机的设计234

8.4 星光制导半实物仿真系统测试及标定235

8.4.1 星模拟器光学系统测试235

8.4.2 星敏感器光学系统测试237

8.4.3 星敏感器的标定237

8.5 SINS/CNS复合制导半实物仿真239

8.5.1 仿真条件240

8.5.2 仿真分析240

8.6 本章小结245

参考文献245

第9章 基于大视场星敏感器星光制导技术展望246

9.1 星敏感器的发展趋势246

9.2 星图识别算法的发展趋势247

9.3 姿态确定算法发展趋势248

9.4 组合导航技术发展趋势248

参考文献249