ارائه الگوريتم شناسايي ستاره بر مبناي رأي‌گيري هندسي به منظور استفاده در ردياب‌هاي ستاره‌اي

A star identification algorithm based on a voting scheme for star trackers

شناسايي ستاره در حالت جستجو، يكي از مهم‌ترين مراحل در تعيين وضعيت سكو با استفاده از ردياب‌هاي ستاره‌اي است. اين فرآيند توسط الگوريتم‌هاي تناظريابي بين ستاره‌هاي استخراج شده از تصوير ردياب و يك كاتالوگ ستاره‌اي مرجع صورت مي‌گيرد. چالش اصلي در اين مسئله، فراهم نمودن الگوريتم شناسايي سريع و قابل اطمينان است كه در حالت‌هاي مختلف قرارگيري جهت دستگاه اپتيكي سكو در فضا، از پايداري بالايي برخوردار باشد. در اين تحقيق، الگوريتمي به منظور تناظريابي ستاره‌هاي مشاهده شده توسط ردياب ستاره‌اي با ستاره‌هاي موجود در كاتالوگ ستاره‌اي بر مبناي روند رأي‌گيري هندسي ارائه مي‌گردد. در اين الگوريتم يك زوج از ستاره‌هاي موجود در كاتالوگ به يك زوج از ستاره‌هاي مشاهده شده در تصوير، در صورت تشابه فواصل آنها، رأي خواهد داد. از آنجا كه فاصله زاويه‌اي يك رابطه متقارن است، در صورت تشابه فاصله‌ها به هر يك از دو ستاره تصوير دو رأي تعلق خواهد گرفت. در هر بار تكرار فرآيند رأي‌گيري، شناسه هر ستاره تصوير متناظر با شناسه‌ ستاره‌اي از كاتالوگ قرار داده خواهد شد كه بيشترين تعداد آراء را كسب كرده باشد. نتايج حاصل از به كارگيري روش پيشنهادي در شرايط مختلف قرارگيري توجيه سنجنده در فضا و با تغيير مشخصات اپتيكي، بيانگر توانايي بسيار بالاي آن در شناسايي ستاره‌ها مي‌باشد .

Star identification is one of the most important stages in attitude determination with star trackers. This can be performed using matching algorithms between observed stars and a master star catalogue. The main challenge in this approach is to provide a fast and reliable identification algorithm that is sufficiently robust in different pointing views of the star tracker optical system in the space. In this article, an identification algorithm based on a geometric voting scheme is presented. In this algorithm a pair of stars in the catalogue votes for a pair of stars in the image if angular distance between the stars of both pairs is similar. As angular distance is a symmetric relationship, each of the two catalogue stars votes for each of the image stars. The identity of each star in the image is set to the identity of the catalogue star which cast the most votes. Applying the algorithm in different attitudes and with different optical system parameters shows its high performance in star identification in our simulations.