一种导航星表构建方法、装置、设备及存储介质

本技术涉及卫星高精度姿态测量，尤其涉及一种导航星表构建方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、卫星除了能够“看得清”，能否“定得准”、“用得好”具有更高的战略价值。姿态测量正是卫星进行高精度无控制点几何定位的关键，卫星的定位精度受限于姿态角精度。

2、目前，卫星的姿态测量主要通过星敏感器使用多矢量定姿(quaternionestimator，quest)算法实现，星敏感器是当今航天飞行器中广泛采用的一种高精度、高可靠性的姿态测量部件，其通过拍摄当前视场范围内的星空图像，提取星体在观测视场中的位置信息，并在导航星表中找到与观测星匹配的导航星，基于此确定其视轴在空间固定惯性参考系下的指向，进而确定卫星的姿态。

3、为了星敏感器星图识别的需要，需要从标准星表中选取亮度位于一定范围的星，用这些星来组建一个规模较小的适合星图识别的星表。通常把这个星表称为导航星表。近年来，随着天文观测技术的日益提升，原始天文导航星表在数目和精度方面相较于以往天文星表都有了质的飞跃，最新的盖亚星表精度相较于以往的依巴谷星表提升40倍，恒星观测数目更是提升万倍以上；另一方面，星敏感器的极限星敏探测能力也大幅提升，极限星敏从以往的9星等到当前12星等，星相机可捕获的恒星数目也得到大幅增长。

4、如果直接将盖亚星表中的恒星添加到导航星表，巨大的星表容量将导致运算时间的大幅度增加，难以满足星图识别处理的实时性要求，降低了星图识别的效率；若沿用旧的原始星表，由于星表的恒星数量较少，由于恒星在整个天区的分布极不均匀，多数恒星沿着银河稠密分布，在恒星分布稀疏的区域，星相机视场内可能没有恒星，产生“空洞区”，或者是单个视场内星数相对较少，星图匹配能够建立的单星模式信息不足，很容易造成误匹配，导致星图识别的准确率降低。

5、相关技术中，可以通过动态星等阈值替代了传统静态星等阈值，并基于此来筛选得到更多的导航星，这种方式没有考虑到恒星本身分布的不均匀性，没有解决不同视场下恒星分布差异依旧较大的问题；相关技术中还可以通过在模拟视场的“空洞区”中增选能被星敏感器探测而未被选为导航星的“关键恒星”来减少视场空洞区的数目，但是这种方式存在盲选的问题，难以准确、快速的确定得到需要的导航星，搜索效率较低；相关技术还可以通过亮星为主构建星三角形，并通过二维精简索引提升搜索效率，但是这种方式受限于星敏感器的视场和星等探测能力，泛用性较差。

6、由此，目前的星表没有解决由于恒星自身的分布特性导致的均匀性问题，在部分视场下不利于星敏感器给出精准可靠的卫星姿态，且在星表的划分上效率较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种导航星表构建方法、装置、设备及存储介质，用以解决相关技术中现有星表在部分视场下不利于星敏感器给出精准可靠的卫星姿态，且星表划分的效率较低的缺陷，所述技术方案如下：

2、第一方面，本技术实施例提供一种导航星表构建方法，包括：

3、获取初始星表；

4、获取预设天球区域，对所述预设天球区域执行递归划分步骤，所述递归划分步骤包括：将待划分区域划分为若干个面积相等的子区域；

5、根据所述初始星表判断每个所述子区域内是否存在导航星，若任一所述子区域的判断结果为否，则按照所述递归划分之前的区域的面积和恒星数量进行加权，重新划分得到子区域；

6、根据所述初始星表选取位于对应子区域内的若干个导航星加入候选星表；

7、转至所述递归划分步骤，直至所述递归划分得到的子区域的面积小于预设面积阈值；

8、基于所述候选星表输出导航星表。

9、在第一方面的一种可选方案中，所述获取初始星表，包括：

10、获取原始天文星表，对所述原始天文星表进行预处理，将所述原始天文星表中星等大于预设星等阈值的恒星剔除，并将所述原始天文星表中的双星、变星剔除，得到所述初始星表。

11、在第一方面的一种可选方案中，所述执行递归划分步骤之后，和/或，所述重新划分得到子区域之后，还包括：

12、基于星敏感器的视场大小和星等探测范围的上限确定每个所述子区域的恒星数量上限和恒星密度；

13、计算所述子区域的面积以及对应的赤经赤纬范围；

14、基于所述恒星密度和所述子区域的面积计算确定对应子区域的导航星数目期望值；

15、其中，所述导航星数目期望值小于或等于对应的恒星数量上限。

16、在第一方面的一种可选方案中，所述根据所述初始星表判断对应子区域内是否存在导航星，包括：

17、根据所述初始星表获取位于所述子区域的赤经赤纬范围内的恒星，若任一恒星的星等小于或等于所述导航星星等阈值，则判断结果为是，否则判断结果为否。

18、在第一方面的一种可选方案中，所述根据所述初始星表选取位于对应子区域内的若干个导航星加入候选星表，包括：

19、根据所述初始星表确定位于对应子区域内的所有导航星；

20、若所述对应子区域内的所有导航星的数量小于或等于所述对应子区域的导航星数目期望值，则将所有导航星加入所述候选星表；

21、若所述对应子区域内的所有导航星的数量大于所述对应子区域的导航星数目期望值，则从所述对应子区域中选取导航星数目期望值数量的导航星加入所述候选星表。

22、在第一方面的一种可选方案中，所述从所述对应子区域中选取导航星数目期望值数量的导航星加入所述候选星表，包括：

23、根据星等从小到大的顺序对所述对应子区域内的所有导航星进行排序，选取排序靠前的导航星数目期望值数目的导航星加入所述候选星表。

24、在第一方面的一种可选方案中，设置每个子区域的选取指示标签，通过子区域的选取指示标签记录导航星选取自对应子区域的次数；

25、根据所述选取指示标签的数值从小到大的顺序对每个子区域进行排序；

26、所述根据所述初始星表选取位于对应子区域内的若干个导航星加入候选星表，包括：

27、根据每个子区域的排序顺序，根据所述初始星表依次选取位于对应子区域内的若干个导航星加入候选星表。

28、在第一方面的一种可选方案中，设置每个导航星的选取指示标签，通过导航星的选取指示标签记录对应导航星被选取加入所述候选星表的次数；

29、所述根据所述初始星表选取位于对应子区域内的若干个导航星加入候选星表，包括：

30、根据所述导航星的选取指示标签的数值筛选所述子区域内的所有导航星，将选取指示标签的数值为0的导航星加入所述候选星表。

31、第二方面，本技术实施例还提供一种导航星表构建装置，包括：

32、数据获取模块，用于获取初始星表，还用于获取预设天球区域；

33、分区模块，用于对所述预设天球区域执行递归划分步骤，所述递归划分步骤包括：将待划分区域划分为若干个面积相等的子区域；

34、判断模块，用于根据所述初始星表判断每个所述子区域内是否存在导航星；

35、所述分区模块还用于在任一所述子区域的判断结果为否时，按照所述递归划分之前的区域的面积和恒星数量进行加权，重新划分得到子区域；

36、筛选模块，用于根据所述初始星表选取位于对应子区域内的若干个导航星加入候选星表；

37、所述分区模块执行所述递归划分步骤直至所述分区模块输出的子区域的面积小于预设面积阈值；

38、导航星表模块，用于基于所述候选星表输出导航星表。

39、第三方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本技术实施例第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的方法。

40、第四方面，本技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本技术实施例第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的方法。

41、本技术一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

42、本技术实施例提供的一种导航星表构建方法，通过对给定的天球区域进行递归划分，逐级判断每次划分的子区域内是否具有导航星，针对没有导航星的子区域，则根据恒星数量和区域的面积对上一级区域进行加权划分，由于恒星分布稀疏区域对应的权值比恒星分布密集区域的权值更低，恒星分布密集的子区域面积更大，这样的方式有利于提高导航星表的均匀性；通过多次的递归划分，且递归划分可以并行处理，能够高效的输出均匀分布的导航星表。