本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的星敏感器檢測算法設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：星敏感器是一種通過拍攝和處理星空圖像實現(xiàn)導(dǎo)航的測量儀器,具有精度高且無累積誤差的特點,在當(dāng)代飛行器上得到廣泛應(yīng)用。航空航天技術(shù)的發(fā)展對飛行器導(dǎo)航設(shè)備性能提出越來越高的要求。通過研究算法和硬件處理架構(gòu)提高星圖處理速度和準(zhǔn)確度、減小設(shè)備體積,是星敏感器研究的重要課題。星敏感器導(dǎo)航主要依賴圖像算法,包括圖像預(yù)處理、星體坐標(biāo)檢測和星圖匹配等。星點檢測用于星圖中星點質(zhì)心坐標(biāo)的提取,是星敏感器處理算法的重要組成部分。星點檢測的準(zhǔn)確度、精度以及處理速度對星敏感器整機性能具有重要影響。星圖處理算法數(shù)據(jù)量大,復(fù)雜度高,實時性、可靠性要求高。DSP(Digital Signal Processor,數(shù)字信號處理器件)和FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)是廣泛應(yīng)用的高性能處理器件,DSP+FPGA是目前主要的星點檢測處理架構(gòu),但硬件系統(tǒng)復(fù)雜、電路尺寸過大、FPGA利用率低、處理速度慢。本文通過研究星圖特性,提取了星點的多項圖像特征用于星點判斷,結(jié)合SOPC(System on a Programmable Chip,片上可編程系統(tǒng))實現(xiàn)了平方質(zhì)心計算,設(shè)計了星點檢測算法并詳細闡述了符合FPGA工作機制的處理結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了星圖預(yù)處理、星點識別和質(zhì)心坐標(biāo)提取的單FPGA系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件電路尺寸小;檢測速度快,幀頻可高達數(shù)十到上百赫茲;實際星圖測試解算成功率達99.5%—100%;解算結(jié)果穩(wěn)定性好,赤經(jīng)赤緯方差可達1.5個角秒。算法和硬件系統(tǒng)經(jīng)過實際測試驗證,處理結(jié)果滿足使用要求,具有很好的推廣應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：星敏感器 質(zhì)心提取 現(xiàn)場可編程門陣列 平方質(zhì)心法 片上可編程系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2;TN791
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 星敏感器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢8-10
• 1.2 FPGA質(zhì)心提取的優(yōu)勢10-11
• 1.3 主要工作及論文結(jié)構(gòu)11-13
• 2 星點檢測算法研究13-23
• 2.1 星圖去噪預(yù)處理13-16
• 2.2 質(zhì)心計算方法16-20
• 2.3 星點識別方法20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 FPGA算法與硬件系統(tǒng)設(shè)計23-48
• 3.1 FPGA星點檢測流程23-29
• 3.2 FPGA模塊劃分與實現(xiàn)29-42
• 3.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計42-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 仿真驗證及結(jié)果分析48-62
• 4.1 算法設(shè)計及仿真流程48-53
• 4.2 結(jié)果分析53-60
• 4.3 本章小結(jié)60-62
• 5 總結(jié)62-65
• 5.1 總結(jié)62-63
• 5.2 改進63-64
• 5.3 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-71
• 附錄1攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄71

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