Перспективные решения основных проблем определения ориентации по снимкам звезд

С появлением звездных датчиков на основе твердотельных матричных фотоприемников ориентация по звездам стала основным способом космической навигации. Определение ориентации осуществляют отождествлением конфигураций звезд, наблюдаемых на изображениях, используя в качестве основного признака межзвездные расстояния. Для этого звездные датчики снабжены процессорным блоком с бортовым каталогом звездных данных. Проблема определения ориентации заключается в необходимости перебора большого объема данных бортового каталога для нахождения наблюдаемых звезд. Для её решения предложено формировать многомерное признаковое пространство бортового каталога на основе межзвездных расстояний и находить в нем наблюдаемые звезды. В этом случае, измеряя межзвездные расстояния на полученном изображении, мы можем сразу найти необходимую информацию, не делая перебора каталога [1,2]. Вторая проблема заключается в необходимости использования значительного объема памяти для организации хранения данных о звездах в бортовом каталоге, хотя сами звезды на небе существенно разрежены. Для её решения предложено использовать модулярную арифметику, переходя в используемом признаковом пространстве к представлению координат остатком по модулю выбранного оптимального числа [3,4]. Экспериментальная проверка показала двадцатикратное уменьшение объема каталога. Третья проблема возникает из-за противоречия в необходимости наблюдения в широком поле зрения для гарантированного нахождения достаточного числа ярких звезд, тогда как для достижения высокой точности определений необходимо выполнять наблюдения с высоким разрешением, то есть в узком поле зрения. Она решается при одновременном наблюдении с широким и узким полем зрения. Изображение с широким полем зрения обеспечивает определение ориентации с необходимым числом ярких звезд. А изображение с узким полем зрения, но высоким разрешением, позволяет существенно повысить точность ориентации, опираясь на уже полученные результаты [5]. Эффективность предложенных решений подтверждаются результатами экспериментальной проверки при наблюдениях реальных звезд.