CCD星敏感器星图预处理算法的FPGA实现

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星敏感器用于飞行器的姿态测量有着很好的效果。随着卫星技术的发展,它愈来愈广泛的应用在先进的空间技术领域。作为众多星敏感器的一种,CCD星敏感器是通过CCD相机拍摄到的太空星图后,经过对星图中星体的检测、星体位置的确定和姿态确定,得出星敏感器瞄准线在惯性空间的瞬时指向,最终确定飞行器的三轴姿态的。本论文的主要研究对CCD星敏感器拍摄到的星图进行图像预处理,并将得到算法应用于现场可编程逻辑阵列中,实现星图预处理功能。文章具体分为如下几方面工作:  研究了CCD星敏感器星图的形成原理及特点。涉及到CCD星图的坐标、灰度转换方法。CCD星图中存在多种数字图像中特有的噪声,影响了星图准度和测量精度,为此,研究了减小图像器件中噪声的方法。  选择CCD星图的预处理算法,可以实现除去星图中噪声,强化星图中目标星体和对星体的位置进行粗提取这三个功能。研究了星体点目标模型的特点,分析比较了消除CCD星图中噪声的几种方法,对于强化所要提取出的目标星体,对目标星边缘锐化进行了深入的阐述。  在FPGA程序模块中,对于所使用到的现场可编程逻辑器件软件中的模块进行了阐述。使用中值滤波算法对星图进行去噪,边缘检测和阈值的方法进行锐化目标点和定位。仿真星图和数据的实验分析出星图的噪声被减小,图像中的目标星被增强,星体位置被提取。  设计FPGA硬件开发板电路,分析了设计PCB电路板的注意事项与调试规则。对电路的各个组成单元进行了基于原理图的阐述和说明,完成硬件电路部分的设计。
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