A Fast Search-Free Algorithm for Star Sensor Frame Identification by Star Configurations. A Version of Onboard Implementation
https://doi.org/10.17285/0869-7035.0072
Abstract
The paper presents a method for identifying the frame of a star sensor (SS), based on determination of the star local features allowing its unique recognition. The star identifiers are located in a multidimensional integer feature space, and the relevant feature catalog presents a disperse array, which provides search-free star determination. Examples of onboard implementation of feature catalog are presented, containing the stars up to magnitude of six. The required memory is estimated, and a method is proposed for compressing the feature catalog to be recorded in the onboard computer memory. The frame identification algorithm using the reduced feature catalog is described in detail. The algorithm was tested on real sky frames.
About the Authors
V. V. Barke
Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Russian Federation
Russian Federation
А. А. Venkstern
Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Russian Federation
Russian Federation
V. A. Kottsov
Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Russian Federation
Russian Federation
A. V. Tavrov
Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Russian Federation
Russian Federation
A. V. Yudaev
Moscow Institute of Physics and Technology, Russia
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Аккардо Д., Руфино Дж. Новое решение задачи получения начальных данных об ориентации при помощи астрономического датчика: алгоритм, реализация, испытания // Гироскопия и навигация. 2001. №1. С. 87–100.
2. Кружилов И.С., Шамаева О.Ю. Алгоритм селекции звезд по постоянству угловых расстояний // Программные продукты и системы. 2009. № 3. С. 82–85.
3. Jiazong, Yu., A Survey of Star Recognition Algorithms, International Journal of Computer Techniques, 2017, vol. 4, issue 3.
4. Spratling, B.B. IV and Mortari, D., A Survey on Star Identification Algorithms, Algorithms, 2009, 2, pp. 93–107.
5. Jiaqi Gong, Jie Ma and Jinwen Tian, A Flower Algorithm for Autonomous Star Pattern Recognition, 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 5 –8 January 2009, Orlando, Florida.
6. Muhammad Arif Saifudin, Bib Paruhum Silalahi and Imas Sukaesih Sitanggang, Star Catalog Generation for Satellite Attitude Navigation Using Density Based Clustering, Journal of Computer Science, 2015, 11 (12): 1082–1089, doi: 10.3844/jcssp.2015.1082.1089.
7. Fuqiang Zhou and Tao Ye, Lost-in-Space Star Identification Using Planar Triangle Principal Component Analysis Algorithm, Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering, vol. 2015, article ID 982420.
8. Гайворонский С.В., Русин Е.В., Цодокова В.В. Идентификация звезд при определении астрономических координат автоматизированным зенитным телескопом // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. №1 (95). С. 22–29.
9. Peng Zhang, Qile Zhao, Jingnan Liu, and Ning Liu, A Brightness-Referenced Star Identification Algorithm for APS Star Trackers, Sensors, 2014, 14, pp. 18498–18514.
10. Данилова Т.В., Архипова М.А. Определение ориентации космического аппарата в геоцентрической экваториальной системе координат на основе астроизмерений при отсутствии данных о параметрах орбиты // Изв. Вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56. №7. С. 13–20.
11. Mortari, D., Neta, B., K-Vector range searching techniques, Calhoun: The NPS Institutional Archive, 2014. URL: http://hdl.handle.net/10945/41061.
12. Иванов А.В., Пашенцев Д.Ю., Тишкин Р.В. Алгоритмы идентификации звездных узоров в задаче уточнения элементов внутреннего ориентирования // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2012. № 4 (35).
13. Захаров А.И., Барке В.В., Венкстерн А.А. Начальное определение ориентации с помощью «паспортов» звезд // 3-я Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов». 2012. С. 36–37. URL: http://ofo.ikiweb.ru/publ/ conf_2012_tez.pdf.
14. Барке В.В., Венкстерн А.А., Захаров А.И., Котцов В.А. Способ определения ориентации по изображениям участков звездного неба. Патент РФ 2638077 от 14.12.2016.
15. Барке В.В., Венкстерн А.А., Котцов В.А. Новый подход к определению звездной ориентации при космических экспериментах // XV Всероссийская открытая конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»: тезисы докладов. Москва: ИКИ РАН, 2017. С. 330.
16. Венкстерн А.А., Захаров А.И., Котцов В.А., Барке В.В. Быстрый поиск звезд при навигационных определениях // 3-я Всероссийская научно-техническая конференция «Навигация, наведение и управление летательными аппаратами». Тезисы докладов. Москва: Научтехлитиздат, 2017. Т. 1. С. 170–171.
17. Аванесов Г.А., Зиман Я.Л., Коган А.Ю., Хейфец В.Н., Красиков В.А. Способ определения координат звезд звездным датчиком, установленным на космическом аппарате, при каталогизации звездного неба. Патент РФ 1656323 от 15.06.1991.
18. Аванесов Г.А., Строилов Н.А., Филиппова О.В., Шамис В. А., Эльяшев Я.Д. Адаптация звездных каталогов к условиям их применения в звездных датчиках ориентации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. №6. С. 69–81.
19. Барке В.В., Венкстерн А.А., Котцов В.А., Захаров А.И. Способ определения звездной ориентации, не требующий перебора бортового каталога // 6-я Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов». Сборник трудов. М., 2019. C. 232–241. URL: http://ofo.ikiweb.ru/publ/conf_2018_st.pdf.
20. Прохоров М.Е., Захаров А.И. Ориентация и навигация в космосе – новые методы и перспективы. URL: http://lyra.sai.msu.ru/spl2/wp-content/uploads/2014/01/Прохоров-Захаров-Екатеринбург-2011.pdf
Review
For citations:
Barke V.V., Venkstern А.А., Kottsov V.A., Tavrov A.V., Yudaev A.V. A Fast Search-Free Algorithm for Star Sensor Frame Identification by Star Configurations. A Version of Onboard Implementation. Giroskopiya i Navigatsiya. 2021;29(3):80-95. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.0072
Views:
5
Email this article 