[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

本發(fā)明公開了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，包括：恒星及空間碎片星象；恒星檢索；理論星圖生成；實測星圖生成；理論星圖及實測星圖匹配；指向及像面旋轉(zhuǎn)測定；底片模型優(yōu)選；空間碎片天文定位。本發(fā)明能夠根據(jù)觀測視場大小自動優(yōu)選底片模型，按照圖像上給定時間和圖像中心指向，自動測定圖像中心指向及像面旋轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)恒星理論坐標和實測坐標的自動匹配，從而實現(xiàn)空間碎片的實時天文定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間碎片定位技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及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。

背景技術(shù)

在科研、軍事等許多領(lǐng)域，都需要對空間碎片進行監(jiān)視，一方面測定空間碎片的每一個觀測時刻在天空中的位置及其變化，確定空間碎片的運行軌道，從而獲取空間碎片精確的信息。基于此需求，空間碎片的精確測量是非常重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，沒有空間碎片的精確測量，空間碎片軌道識別，編目定軌，及精密定軌都無法實現(xiàn)。

空間碎片的位置精確測量有兩種方法：絕對定位和相對定位。其中絕對定位就是利用望遠鏡的軸系實現(xiàn)空間碎片測量，它受到望遠鏡軸系加工精度、大氣折射修正精度、溫度變形等因素的影響，它不依賴背景恒星的位置。相對定位是根據(jù)空間碎片和背景恒星的相對位置實現(xiàn)空間碎片的測量，望遠鏡指向精度不直接影響測量結(jié)果，但是當望遠鏡指向及像面安裝誤差大的情況下，就會造成恒星在圖像上理論坐標和恒星在圖像上實測坐標相差較大，尤其對于有像面誤差的圖像，邊緣部分誤差更大，無法滿足給定匹配門限，因此造成恒星理論星圖和實測星圖匹配失敗，無法實現(xiàn)相對定位。通常為了實現(xiàn)空間碎片天文定位，必須事先完成以下三件事：

(1)人工測量獲得像面旋轉(zhuǎn)角。

(2)通過觀測幾十顆恒星獲得望遠鏡指向修正模型。

(3)優(yōu)選底片常數(shù)模型。

上述的第二件事需要經(jīng)常做，而且需要較為精確的測站溫度、相對濕度、及大氣壓強。即使如此，在仰角較低的天區(qū)，受大氣折射改正精度影響，望遠鏡指向誤差修正精度偏低。

在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)有空間碎片天文定位方法的計算步驟如下：

(1)根據(jù)望遠鏡指向修正模型，獲得圖像中心指向誤差。

(2)通過時間和修正后的指向，通過恒星檢索獲得恒星在圖像上理論坐標。

(3)按照給定匹配門限實現(xiàn)理論坐標和實測坐標的匹配。

(4)按照優(yōu)選的底片常數(shù)模型實現(xiàn)空間碎片實時天文定位。

基于現(xiàn)有天文定位方法的不足，本發(fā)明給出一種基于指向誤差自動測定的空間目標實時天文定位方法，它能夠根據(jù)觀測視場大小自動優(yōu)選底片模型，按照圖像上給定時間和圖像中心指向，自動測定圖像中心指向及像面旋轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)恒星理論坐標和實測坐標的自動匹配，從而實現(xiàn)空間碎片的實時天文定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供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，能夠根據(jù)觀測視場大小自動優(yōu)選底片模型，按照圖像上給定時間和圖像中心指向，自動測定圖像中心指向及像面旋轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)恒星理論坐標和實測坐標的自動匹配，從而實現(xiàn)空間碎片的實時天文定位。對于固定站址(有精密的天文經(jīng)緯度)的望遠鏡，該方法降低了望遠鏡軸系加工精度要求，降低望遠鏡外場安裝調(diào)試要求，減少了測站環(huán)境溫度參輸入要求，減少了觀測前需要指向標校的要求，降低了圖像時間標識和指向標識因不嚴格對應(yīng)造成的指向誤差。對于可移動望遠鏡，該方法在無精密天文經(jīng)緯度不能實現(xiàn)望遠鏡指向標校的情況下，也能實現(xiàn)空間碎片實時天文定位。

為達成上述目的，結(jié)合圖1，本發(fā)明提出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，所述實時天文定位方法包括以下步驟：