ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 9-23

Геометрическая калибровка звёздного датчика высокой точности по звёздному небу

П.С. Сметанин 1 , Г.А. Аванесов 1 , Р.В. Бессонов 1 , А.Н. Куркина 1 , А.В. Никитин 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 14.03.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-2-9-23
Работа посвящена экспериментальному исследованию метода калибровки звездного датчика высокой точности по реальным звёздам на небесной сфере. В экспериментах используется оптическая головка ОГ-ВТ на базе объектива ОЗК-125/4 и КМОП-матрицы CMV20000 и анализируются полученные с ее помощью материалы съемки звезд небесной сферы. Рассматривается алгоритм геометрической калибровки звёздного датчика.
Даются рекомендации по отбору кадров звёздного неба, подходящих для калибровки – вводится понятие коэффициента заполнения звёздами поля зрения прибора.
В ходе экспериментов пошагово определяются калибровочные параметры звёздного датчика: координаты главной точки, фокусное расстояние и функция обобщенной дисторсии, рассчитываются углы ориентации. Рассматривается зависимость калибровочных параметров от температуры, влияние точности определения фокусного расстояния и координат главной точки на точность определения функции обобщённой дисторсии. Проводится эксперимент по нахождению зависимости точности определения функции обобщённой дисторсии от спектрального класса звёзд, используемых в обработке.
Даётся оценка результирующей точности калибровочных параметров ОГ-ВТ и получаемых с ее помощью параметров ориентации звёздного датчика. Приводится сравнение расчетных и экспериментальных результатов калибровки. Высокая точность знания взаимных угловых положений звезд на небесной сфере создает неоспоримые преимущества рассматриваемому методу калибровки звёздного датчика перед другими методами, использующими наземное оптическое оборудование.
Ключевые слова: геометрическая калибровка, дисторсия, параметры ориентации, звёздный датчик, фокусное расстояние, главная точка, спектральный класс звезды, температура, оценка точности
Полный текст

Список литературы:

  1. Аванесов Г.А., Красиков В.А., Никитин А.В. Оценка точности звездного прибора БОКЗ-М по результатам наземных и летных испытаний // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов». Таруса, 22–25 сентября 2008 г. М.: ИКИ РАН, 2008. С. 387–408.
  2. Аванесов Г.А., Кондратьева Т.В., Никитин А.В. Исследование смещения энергетического центра изображений звезд относительно геометрического центра на ПЗС-матрице и коррекция методической ошибки // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов». Таруса, 22–25 сентября 2008 г. М.: ИКИ РАН, 2008. С. 421–446.
  3. Wilson R.G., Shafer S.A. What is the Centre of the Image? // Technical Report CMU-CS-93-122. Pittsburgh., Pennsylvania: School of Computer Science Carnegie Mellon University, 1993. 21 p.