第X卷第X期Vol.xNo.x红外与激光工程InfraredandLaserEngineeringXXXX年X月XXX・XXXX经纬仪与CCD相结合的星模拟器星点位置测量系统设计姜文璋，张国玉（长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022）摘要：为了实现对星模拟器星点位置测量，建立了经纬仪与CCD相结合的星模拟器星点位置测虽系统。对该系统的组成、测量原理和星点质心提取算法进行研究。首先，根拥总结的现有星模拟器星点位胃•测量方法的优、缺点，提出了本测量系统，并对系统总体组成和工作原理进行介绍。接着，完成分系统中星点成像光学系统的优化设计和CCD成像控制系统的设计。然后根据平方加权质心法，利用Matlab进行星点仿真和捉取，实现了对星点质心提取算法的误差分析。最后，总结了该系统的星点位置测量误差理论分析结果。结果表明：该测量系统不受视场限制且星点位置测量误差为4.6",满足测最系统测量范围为±12。视场，单星位置误差测量精度优丁•5“的要求。关键词：星点位置测量；经纬仪；CCD成像；平方加权质心法中图分类号：TN202文献标识码：ADesignofstarsimulatorsstarpositionmeasuringsystemcombingtheodolitewithCCDJIANGWen-zhang,ZHANGGuo-yu(ChangchunUniversityofscienceandtechnology.,Changchun130022,China)Abstract：Inordertorealizethestarpositionmeasurementofstarsimulator,astarsimulator'sstarpositionmeasurementsystemcombingtheodoliteandCCDisestablishedanditssystemcomposition,measurementprincipleandcentroidcxtractionalgorithmisinvestigated・First,accordingtotheadvantagesanddisadvantagesofsummaryoftheexistingstarsimulator'sstarpositionmeasurementmethod,proposedthemeasurementsysteminthispaper,andthesystemcompositionandworkingprincipleareintroduced・AftertheoptimizationdesignofstarpointimagingopticalsystemandthedesignofCCDimagingcontrolsystem,thesquareweightedcentroidmethodispresented.ThenaftertheperformanceofstarsimulationandextractionbyMatlab,theerrorofcentroidextractionalgorithmisanalyzed・Finally,thetheoiystarpositionmeasurementerrorofthissystemissummarized・Theresultsshowthatthestarpositionmeasurementerrorofthissystemis4.6八fromrestrictedfieldofview.Itcansatisfythemeasurementsystemrcquircmcntofsinglestarpositionmeasurementaccuracyisbetterthan5M、withthemeasurementrangefor±12°fieldofview.Keywords：Starpositionmeasurement;Theodolite;CCDimaging;Squareweightedcentroidmethodo引言星模拟器是星敏感器的地面标定设备，星敏感器标定的准确性直接决定空间探测器姿态测量的精确性。故为保证星敏感器标定的准确性，对星模拟器的精度指标要求越来越严格，相应地，对星模拟器的精度检测就显得尤为重要。星模拟器的关键技术指标包括星间角距和单星位置误差，其中，星间角距可由星点位置计算得到，因此，星点位置的测量精度对星模拟器的精度测试是至关重要的。目前，传统的星模拟器精度测试方法有人工经纬仪星点定位法和星敏感器式CCD星点图像定位法。人工经纬仪星点定位法，因工业级经纬仪具有极高的测角精度，测角精度达到2.4“，且因数据处理简单而一直作为星模拟器的最终测量方法，但人眼取星点几何中心对星点定位的方法具有人眼读数误差，同时为保证测量结果的准确性，需不断重复测量，消耗大量人力和时间，效率极低。星敏感器式CCD星点图像定位法利用CCD成像器件对星模拟器的整幅星图进行星点采集，然后通过图像处理获得星点位置信息。此种测试方法，效率较高，可靠性较好，但随着视场的增人，光学系统误差会极大地降低测量系统的测量精度。例如，美国BALL公司生产的星模拟器检测系统，当测量视场为8。时，测角精度能达到3“，但当视场增大到10。时，测角精度就已下降为15”⑴，可见成像视场对星点位置测量精度的影响之大。基于以上分析、总结，本文提出了经纬仪与CCD相结合的星模拟器星点位置测量系统，该系统利用了经纬仪极高的测角精度,同时采用CCD代替人眼读数消除人眼读数误差，提高测...