發(fā)布時(shí)間：2017-09-21 03:05

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的星敏感器檢測(cè)算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：星敏感器是一種通過拍攝和處理星空?qǐng)D像實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的測(cè)量?jī)x器,具有精度高且無(wú)累積誤差的特點(diǎn),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(duì)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(cè)和星圖匹配等。星點(diǎn)檢測(cè)用于星圖中星點(diǎn)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(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確度、精度以及處理速度對(duì)星敏感器整機(jī)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(shí)時(shí)性、可靠性要求高。DSP(Digital Signal Processor,數(shù)字信號(hào)處理器件)和FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)檢測(cè)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(diǎn)的多項(xiàng)圖像特征用于星點(diǎn)判斷,結(jié)合SOPC(System on a Programmable Chip,片上可編程系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)了平方質(zhì)心計(jì)算,設(shè)計(jì)了星點(diǎn)檢測(cè)算法并詳細(xì)闡述了符合FPGA工作機(jī)制的處理結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了星圖預(yù)處理、星點(diǎn)識(shí)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(cè)速度快,幀頻可高達(dá)數(shù)十到上百赫茲;實(shí)際星圖測(cè)試解算成功率達(dá)99.5%—100%;解算結(jié)果穩(wěn)定性好,赤經(jīng)赤緯方差可達(dá)1.5個(gè)角秒。算法和硬件系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證,處理結(jié)果滿足使用要求,具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：星敏感器 質(zhì)心提取 現(xiàn)場(chǎng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(shì)8-10
• 1.2 FPGA質(zhì)心提取的優(yōu)勢(shì)10-11
• 1.3 主要工作及論文結(jié)構(gòu)11-13
• 2 星點(diǎn)檢測(cè)算法研究13-23
• 2.1 星圖去噪預(yù)處理13-16
• 2.2 質(zhì)心計(jì)算方法16-20
• 2.3 星點(diǎn)識(shí)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(jì)23-48
• 3.1 FPGA星點(diǎn)檢測(cè)流程23-29
• 3.2 FPGA模塊劃分與實(shí)現(xiàn)29-42
• 3.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析48-62
• 4.1 算法設(shè)計(jì)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(jìn)63-64
• 5.3 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)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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