面向高精度星敏感器姿态测量的高动态星图处理方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61605099
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0501.光学信息获取、显示与处理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

As the space missions become increasingly complex and precise, requirements for attitude measurement system of the spacecraft are significantly growing. High accuracy, driftless and absolute output attitude are main characteristics of the star tracker, for which the star tracker gains great attention and development, and it is considered to be one of the most promising optical attitude measurement devices. From present international research situations, the dynamic performance is becoming the principal technology barrier and key topic, due to the restriction of the optical imaging system. This project fully considers the characteristics of the star spot under dynamic conditions. The proposed methods include: dynamic star image pre-processing and background noise estimating method based on correlation filtering and mathematical morphology operation; dynamic star energy restoration method based on nonlinear filter and established motion model; region distinction of star spot based on partial image differential and optical flow analysis applied to low dynamic and high dynamic range respectively. The signal-to-noise ratio and the position accuracy of the star spot will be improved. Regions of star spot can be distinguished effectively so that tracking problem of star spot under conditions of large angular velocity and large angular acceleration can be solved. The experiment methods include dynamic star simulation, dynamic astronomical observation and on-orbit star image verification. The dynamic range of the star tracker can be enhanced with arc-second attitude accuracy, which has significance for the applications of the star tracker in high-resolution earth observation, deep space exploration and intercontinental missile system with more demanding conditions.
随着航天任务逐渐复杂化和精密化,航天器对姿态测量系统的要求不断提高。以高精度、无漂移、可输出三轴绝对姿态为主要特征的星敏感器得以极大关注和发展。由于光学成像系统的制约,星敏感器的动态性能是目前的主要壁垒。其中,高动态星图的处理是主要制约因素和研究重点。本项目充分挖掘运动情况下星点的特征,提出类星点分布模板相关滤波结合大尺度结构算子数学形态学背景估计算法;提出基于星图泊松分布噪声和运动模型的非线性星点能量复原方法;提出分别适用于低动态和高动态的局部微分星点区域辨别方法和连续星图光流分析方法。有效提高星图中星点的信噪比和星点位置精度,确定星点窗口范围,解决大角速度和大角加速度情况下跟踪失效的问题。项目拟采用多种实验手段进行验证。将突破星敏感器动态性能的瓶颈,保证高动态环境下角秒级姿态测量精度和稳定性,对星敏感器在高分辨率对地成像、深空探测以及运动条件更为苛刻的洲际导弹系统中的应用具有重要意义。

结项摘要

本项目面向敏捷成像、视频拍摄等微纳遥感成像过程对高动态星敏感器技术的迫切需求,开展了高精度高动态星敏感器小型化关键技术研究,针对高动态下星图信噪比低/星点目标提取困难、跟踪模式中大角速度大角加速度情况下跟踪失效、在轨运行中太阳光/地气光等杂散光带来极强干扰的问题,进行低信噪比微弱点目标提取方法研究、星敏感器鲁棒跟踪与快速识别方法研究、基于能量信息挖掘的杂散光抑制方法研究,有效提高动态星图中星点信噪比和星点位置精度,确定跟踪窗口,解决高动态情况下跟踪失效及易受噪声干扰的问题。实现星敏感器精度5″,动态性能5°/s,更新率>30Hz,参与研制的星敏感器已应用于高分辨率对地成像、小行星深空探测、低轨全球覆盖通信、夜光成像等航天任务中,有效提升我国高精尖航天装备的自主研制能力与水平,未来在微小卫星及高精度遥感卫星领域有特别的优势和广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(1)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(3)
专利数量(1)
一种星敏感器系统热设计方法及实验验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姬松松;孙婷;邢飞
  • 通讯作者:
    邢飞
Distributed Constrained Consensus of Utilities via a Self Evaluation Approach
通过自我评估方法实现公用事业的分布式约束共识
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2939018
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xiaochu Wang;Changhao Sun;Ting Sun
  • 通讯作者:
    Ting Sun
A Novel Two-Step Validation Algorithm for Lost-in-Space Star Identification
一种新颖的太空迷失恒星识别两步验证算法
  • DOI:
    10.1109/taes.2019.2945104
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Wang,Xiaochu;Sun,Changhao;Sun,Ting
  • 通讯作者:
    Sun,Ting
高精度星敏感器标定方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易敏;邢飞;孙婷;王宏
  • 通讯作者:
    王宏
CMOS imager non-uniformity response correction-based high-accuracy spot target localization
基于CMOS成像仪非均匀响应校正的高精度点目标定位
  • DOI:
    10.1364/ao.58.004560
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    APPLIED OPTICS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Bao, Jingyu;Xing, Fei;You, Zheng
  • 通讯作者:
    You, Zheng

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其他文献

CL-20/DNB共晶基PBXs相容性、界面作用和力学性能的MD模拟
  • DOI:
    10.11943/j.issn.1006-9941.2015.04.001
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    含能材料
  • 影响因子:
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  • 作者:
    孙婷;肖继军;赵锋;肖鹤鸣
  • 通讯作者:
    肖鹤鸣
胰腺局灶性实性病变CT灌注参数特征及不同算法的比较
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国医学科学院学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李平;朱亮;薛华丹;刘昌义;徐凯;李娟;孙婷;金征宇
  • 通讯作者:
    金征宇
20国集团国家审计在应对金融危机中的作用与经验借鉴
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    审计研究
  • 影响因子:
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  • 作者:
    蔡春;苗连琦;孙婷;谢赞春
  • 通讯作者:
    谢赞春
span style=font-family:GulliverRM;font-size:10.5pt;span米根霉发酵产/span/spanspan style=font-family:; roman,serif;font-size:10.5pt;= new= times=
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘亚;杨英;孙婷;汪海涛;张旻;潘丽军;姜绍通;李兴江
  • 通讯作者:
    李兴江
基于分类矩阵的街道定位及设计框架研究——伦敦《街道景观指南(2019)》及相关实践解读
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国园林
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙婷
  • 通讯作者:
    孙婷

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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