在轨精确导星系统星载处理与地面验证技术研究

To obtain more sensitive and deeper data,the space astronomical telescope always requires more precise pointing and better pointing stability than what standard satellite platform provides. Many space telescopes employes on-orbit fine guidance system to measure the attitude of satellite..For Chinese space project’s development is late, there are no mature on-orbit fine guidance technology in China and no fine guidance system employing in Chinese space astronomical telescopes. Some new Chinese space astronomical telescopes ,eg.SVOM, face the same problem. So we apply for research of onboard processing and ground validation technologies for on-orbit fine guidance system. The application should include algorithm research of identifying confusion object and matching CCD images to a big Stellar Catalogue, ground validation system design for fine guidance system, and prototype implement of on board processing system..The results of our research will not only solve the problem of reality, but also support the development of new space devices and application.

空间天文望远镜为有好的探测深度和灵敏度，对指向和指向稳定性的要求经常超过了现有卫星平台的姿态测量水平。为此，许多空间天文望远镜都在自身焦面上研制了在轨精确导星系统，帮助卫星进行姿态测量。.我国空间天文开展较晚，还没有在轨运行的精确导星系统，缺乏技术积累。而近年准备发展的几个空间天文项目，如SVOM、空间站光学设施等，面临同样姿态问题。因此，本课题希望结合星载硬件设计，对在轨精确导星系统的关键算法和导星系统的地面仿真验证技术进行研究，提出并实现一套可行的在轨精确导星星载处理系统。课题研究内容包括对现有技术不能完全解决的“混淆目标识别”算法研究；对将来空间光谱巡天项目非常关键的“大天区星像-星表自动匹配”算法研究；实现非常困难但对算法有效性验证非常关键的地面验证技术研究；与算法紧密耦合的原型样机研制等。.课题成果一方面将解决我国面临现实问题，另一方面也可以为新的空间仪器及应用提供重要技术支持。

本文是自然科学基金“在轨精确导星系统星载处理与地面验证技术研究”结题报告。本课题的主要研究目标是研究在轨精确导星系统的快速算法和导星系统的地面仿真验证技术，提出并实现一套可行的用于空间天文望远镜在轨精确导星的星载处理原型系统。本课题执行过程中课题组研究并实现了SVOM卫星光学望远镜图像仿真系统、完成了混淆目标识别、大天区星像-星表自动匹配等算法研究；研制了在轨精确导星系统星载处理原型样机并基于原型样机和上述算法研究完整实现了一套在轨精确导星系统的星载处理软件。本课题研究成果已推广至SVOM卫星光学望远镜星载处理和地基广角相机阵（GWAC）的实时处理中，实现了成果的实际应用。总的来说，课题组努力完成了“在轨精确导星系统星载处理与地面验证技术研究”课题计划书中相关内容，希望本课题研究能对其他相关项目和任务提供借鉴。