[發明專利]近地和中高軌空間目標實時全自動捕獲方法

無效

• 申請號: 201110449365.9
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102538759A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 許占偉;吳連大;王歆
• 申請（專利權）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C11/34
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

技術領域

本發明是一種利用裝備有CCD相機的光學望遠鏡在觀測時能實時全自動捕獲已知軌道近地和中高軌空間目標的方法，它利用光學望遠鏡獲取的CCD圖像，無需人工干預即可識別近地和中高軌空間目標，并自動捕獲，對其進行精密跟蹤。

背景技術

自第一臺伽利略光學望遠鏡問世以來，光學望遠鏡一直是人類探索空間的最重要工具，400年來它推動了天文學的發展。近半個世紀，隨著人造衛星上天，它又被廣泛地用于空間目標觀測，成為了獲得空間目標信息的主要途徑。望遠鏡發展日新月異，為適應不同的任務各種光學觀測系統層出不窮，口徑越來越大，特別是上世紀80年代開始，隨著CCD相機、計算機控制技術的應用，對空間目標探測產生了更為深遠的影響。對空間目標的觀測也經歷了相同的發展過程，從最初通過觀測員目視、手繪記錄，到采用人衛照相機實現照相觀測，發展至今普遍裝備了以CCD成像為主的觀測方式，望遠鏡的機械轉臺性能也越來越好。近年觀測設備的進步幾乎是革命性的，“十五”、“十一五”期間，我國在空間目標監視設備上加大投入，建成了我國空間目標監視網。相對于設備發展的重視程度，在提高觀測效率方面卻未得到足夠的重視。觀測方式的改變卻并不大，只是通過觀測員對目鏡的目視轉變為對顯示器的目視，手工記錄方式轉變為計算機記錄方式。觀測的主要工作還是由觀測員來完成，需要觀測員通過對顯示器的持續監視，人工識別運動的空間目標后，通過計算機引導望遠鏡實施跟蹤。這種依然通過人眼識別，不能發揮CCD相機探測暗弱空間目標的優勢。同時由于依賴于觀測員的手動操作，使得觀測設備的機械能力不能得到充分發揮，觀測效率受到觀測員個人熟練程度、疲勞程度等的影響。為了能夠降低觀測員的勞動強度，目前設備均實現了半自動化，觀測員只需識別目標，捕獲后跟蹤系統會自動引導完成跟蹤，盡管如此目前最優秀的觀測員一個觀測晴夜的有效觀測時間最高僅占觀測時間的60%左右。因此如何實現對于空間目標的自動識別與捕獲，使得觀測可以基本脫離觀測員的操作成為光電跟蹤領域的熱點發展方向。為配合如今光機電一體性能先進的望遠鏡，提高空間目標跟蹤效率，迫切需要研制一種無需人工干預，自動識別空間目標，自動切入跟蹤模式的全自動跟蹤方法。

同時對于光學望遠鏡來說，組網觀測，數據共享，優化觀測任務，可以大幅度提高設備對目標的管理能力，通過網絡將多臺設備連接成為大型系統，同時各臺設備相互獨立具有靈活性。這就要求望遠鏡具備快速反應能力，其關鍵就是設備必須具備全自動觀測能力，減少人工干預，快速及時對聯網設備作出響應。另一方面滿足光學觀測條件的臺站大多處于相對偏僻，生活工作保障條件較差的地方，這和需要廣布觀測站點來獲取觀測資料的天文觀測需求來說是個極其嚴重的矛盾，對需要長期駐扎的觀測人員而言是個無奈的選擇，也限制了選址的范圍。研制全自動觀測模式光學望遠鏡，實現無人值守功能勢在必行，可以盡可能減少駐站人員，減輕后勤負擔，降低運行成本。

發明內容

本發明提供一種近地和中高軌空間目標的實時全自動捕獲方法。該方法的主要過程：在對空間目標進行光學觀測時，正常情況下獲得的CCD圖像上所有星像（恒星和空間目標）長寬比皆接近1（星像成圓點形），但使用本發明時，在空間目標到達預定位置前采用合理措施適當加大恒星在CCD圖像上的星像的長寬比（即成長條形星像），并使空間目標在CCD圖像上的星像的長寬比接近1（即保持圓點形星像），利用目標星像和恒星星像的形狀區別，對CCD相機采集到的圖像，進行實時全視場星像掃描，然后在星像中區分恒星和空間目標得到疑似空間目標，再利用已知軌道的先驗信息在疑似目標中篩選出正確空間目標，計算出空間目標的運動狀態量（速度、位置），實時識別空間目標，通過望遠鏡的機電配合，實現對空間目標的全自動捕獲并實時精密跟蹤。

?????完成上述發明任務的技術方案是：一種近地和中高軌空間目標實時全自動捕獲方法，包

括以下幾個工作步驟：

⑴．根據已知軌道空間目標得到預報的運動信息，使望遠鏡到達預定位置等待；

⑵．在空間目標到來之前，望遠鏡提前沿著空間目標的運動速度方向運動，在運動的同時獲取CCD圖像，并突出恒星和空間目標星像在CCD圖像上的區分度；

⑶．對獲取的圖像進行實時全視場掃描得到疑似空間目標；

⑷．用已知軌道的先驗信息來甄別得到正確空間目標；

⑸．自動捕獲空間目標并精密跟蹤。

更優化和更具體描述以上各步驟如下：

⑴.?根據已知軌道空間目標得到預報的運動信息，使望遠鏡到達預定位置等待；