[發(fā)明專利]基于指向誤差自動測定的空間碎片實時天文定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911416777.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111156991B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉祥;王鯤鵬;惠建江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

1.一種基于指向誤差自動測定的空間碎片實時天文定位方法，其特征在于，所述實時天文定位方法包括以下步驟：

S1：接收至少一幀包括空間碎片和背景恒星的圖像，獲得圖像上在預設(shè)檢測門限內(nèi)的恒星和空間碎片的星象信息，所述星象信息包括每個恒星和空間碎片的二維平面坐標(x，y)、像素個數(shù)、灰度和，按照像素個數(shù)減少的順序?qū)λ行窍筮M行排序；其中，設(shè)圖像的左上角為坐標原點(0，0)，圖像右側(cè)為x軸增加方向，圖像下側(cè)為y軸增加方向，x為圖像中星象所在位置在x軸方向上與坐標原點的距離，y為圖像中星象所在位置在y軸方向上與坐標原點的距離；

S2：結(jié)合天文定位恒星星庫，根據(jù)圖像對應(yīng)的拍攝信息和圖像中心含有指向誤差的指向信息(α_p，δ_p)，檢索出視場中滿足給定星等門限的所有恒星的相關(guān)信息，所述滿足給定星等門限的恒星的相關(guān)信息包括其所對應(yīng)的二維平面坐標理論值(X，Y)、赤經(jīng)和赤緯理論值(α^s，δ^s)、理想坐標理論值(ξ^s,ζ^s)、理論星等M，按照理論星等由小到大的順序?qū)z索出的恒星進行排序；

S3：按照給定門限，從檢索出的恒星中選擇N₁顆恒星星象，定義成第一候選恒星，結(jié)合第一候選恒星在圖像上的二維平面坐標和望遠鏡的焦距，計算得到任意兩顆第一候選恒星之間的角距，選擇三顆第一候選恒星組成三角形星圖，生成恒星實測星圖；

S4：按照給定門限，從檢索出的恒星中選擇N₂顆恒星星象，定義成第二候選恒星，結(jié)合第二候選恒星的二維平面理論坐標、赤經(jīng)和緯經(jīng)，以及望遠鏡的焦距，計算得到任意兩顆第二候選恒星之間的角距，選擇三顆第二候選恒星組成三角形星圖，生成恒星理論星圖；

S5：結(jié)合實際測得的二維平面坐標，計算得到恒星實測星圖上任意三顆定標星i,j,k組成的三角形的邊長為角距大小順序為按照預設(shè)順序?qū)τ嬎憬Y(jié)果進行排序以生成定標星的實測星圖特征庫；

結(jié)合二維平面理論坐標，計算得到恒星理論星圖上任意三顆定標星l,m,n組成的三角形的邊長為角距大小順序為按照預設(shè)順序?qū)τ嬎憬Y(jié)果進行排序生成定標星的理論星圖特征庫；

根據(jù)下述匹配條件，結(jié)合定標星的實測星圖特征庫和理論星圖特征庫，對理論星圖和實測星圖中的恒星進行匹配，直至匹配成功N₃顆恒星：

第j顆定標星和第k顆定標星之間滿足下式：

任意三顆i,j,k定標星之間滿足下式：

其中，ε₁和ε₂均為預設(shè)的角距門限；

S6：設(shè)匹配成功的N₃顆恒星在圖像上的二維平面坐標為(x_i,y_i)，i＝1,2,…N₃，對應(yīng)的理論二維平面坐標坐標為(X_i,Y_i)，i＝1,2,…N₃；

利用下式，采用最小二乘方法，計算出系數(shù)a,b,c,d,e，f，從而得到中心指向偏差及像面旋轉(zhuǎn)角：

S7：根據(jù)圖像對應(yīng)視場大小，結(jié)合匹配成功的N₃顆恒星在圖像上的二維平面坐標(x_i,y_i)，及理想坐標理論值進行常數(shù)模型計算，根據(jù)恒星的定位精度，自動優(yōu)選底片常數(shù)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向誤差自動測定的空間碎片實時天文定位方法，其特征在于，步驟S2中，所述理想坐標理論值(ξ^s,ζ^s)滿足以下公式：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向誤差自動測定的空間碎片實時天文定位方法，其特征在于，步驟S3中，采用下述公式計算任意兩顆第一候選恒星之間的角距：

其中，f^*是望遠鏡的焦距，(x_u,y_u)是第u顆第一候選恒星的二維平面坐標，(x_v,y_v)是第v顆第一候選恒星的二維平面坐標。