[发明专利]一种船载全天时星光惯导组合导航系统

摘要

一种船载全天时星光惯导组合导航系统，包括星光导航系统、惯性导航系统、授时系统，其中，星光导航系统包括光学系统、探测电路、图像处理模块。惯性导航系统为星光导航系统提供粗姿态，可降低星光导航系统的误匹配概率和匹配速度；授时系统提供世界时和秒脉冲，用于ITRS坐标系和ICRS坐标系转换，秒脉冲用于组合导航系统工作周期的同步；星光导航系统解算高精度的导航信息并输出。本发明通过星光导航系统和惯性导航系统组合的方式，选用近红外波段作为工作波段，使组合导航系统能够在全天时条件下工作，在实现导航系统的小型化的同时，还保证了导航系统的高精度。 1

主权项

1.一种船载全天时星光惯导组合导航系统，其特征在于包括星光导航系统、惯性导航系统、授时系统，其中星光导航系统，包括光学系统、探测电路、图像处理模块；光学系统，接收不同角度入射星光并汇聚到探测电路中成像器件单元的感光面上；探测电路，包括成像器件单元、模数转换单元；成像器件单元在曝光时刻接收入射星光后成像，进行光电转换得到模拟电信号并送至模数转换单元；模数转换单元，对模拟电信号进行模数转换得到数字图像，按行下传到图像处理模块；图像处理模块，对数字图像进行低通滤波，采用直方图法计算数字图像中各行的星点阈值，保存各行中超过星点阈值的像素，并记录像素的灰度值、坐标，直至遍历数字图像中每一行，对数字图像中所有超过星点阈值的像素使用聚类方法得到数字图像中的导航星星点，根据星点面积、星点形状剔除导航星星点中的伪星，计算各个导航星星点质心角距，得到观测模板；获取导航星表，接收惯性导航系统发送的姿态，筛选导航星表中位于姿态设定范围内的导航星作为导航模板，根据导航星表、姿态计算导航模板中各个导航星的高度角，使用各个导航星的高度角根据蒙气差原理修正导航模板中各个导航星之间的角距关系，使用QUEST方法匹配观测模板、修正后的导航模板，得到组合导航系统的导航信息，接收秒脉冲后计算成像器件的曝光时刻相对于秒脉冲的偏移量，将偏移量、导航信息输出；所述的导航模板为从导航星表中选取的一组导航星以及各个导航星之间的角距关系；所述的观测模板为通过光学成像的方式观测得到的各个导航星以及各个导航星之间的角距关系；所述姿态包括地平面、初始位置、初始姿态；所述的伪星为导航星星点中明显偏离各个导航星星点构成导航星面积形状的导航星星点，其中，导航星形状为圆形或椭圆形；惯性导航系统，测量组合导航系统当前的姿态，并送至星光导航系统中的图像处理模块；授时系统，产生并发送秒脉冲至星光导航系统中图像处理模块。