【摘要】利用星点间拓扑结构相对稳定不变的特性，本文提出了一种基于拓扑结构信息的星图识别算法。在星图预处理的基础上利用广义似然比检测算法提取包括恒星在内的目标，经交叉投影获取目标在视场中的位置，根据目标与星及星与星之间的运动连续性差异选取马氏距离与归一化相关系数作为结构相似性测度来表征星点间的结构信息，通过结构信息的变化来判断是星点还是目标，依据一定的变化准则将目标与星区分开，从而达到星图识别的目的。通过仿真实验分析验证算法的有效性和合理性。

【关键词】星图识别；拓扑结构信息；结构相似性测度

1.引言

星敏感器以天空中的恒星作为参照物，利用摄像头探测单元某一时刻直接捕获星图，经过数据处理单元对星图进行恒星质心提取，星图识别，跟踪姿态计算等一系列处理，确定出星敏感器视轴在天体空间的瞬时指向，经过一定的坐标转换，最终给出空间飞行器的姿态。

星图识别是基于星敏感器来确定空间飞行器姿态的关键步骤，对于完全自主式星敏感器来说更是如此。对星图识别算法的研究已经开展了近30年，到目前为止，面向星敏感器提出的星图识别算法有概率统计算法[1]、三角形算法[2]、匹配组算法[3]、栅格算法[4]、奇异值分解算法[5]、基于遗传算法的方法和基于神经网络的算法[6]。

这些算法中大部分是基于将星敏感器视场中观测星组成的观测星图与星表中导航星组成的星图根据某种特征进行匹配最终确定观测星与导航星之间对应关系的原理识别星图。……