CN103713644A - 空间目标动态显示与位置引导系统 - Google Patents

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Abstract

空间目标动态显示与位置引导系统，涉及光学测量设备领域，解决了利用TheMap、SkyMap、Nova等软件存在的空间目标可能偏离视场中心、不能实时引导以及动态显示、使用不便且易产生引导误差的问题，该系统包括控制模块，启动系统、设置参数、选择需要显示和引导的空间目标、显示模拟星图；通讯模块，将控制模块的指令传输至空间位置计算模块中；空间目标位置计算模块，根据接收到的指令，自动检索星库，自动检索卫星TLE根数集，生成引导数据；数据传输模块，将空间目标位置计算模块生成的引导数据传输至光测设备中，引导光测设备完成对空间目标的探测。本发明能够实时引导光测设备，引导精度为2角秒，保证目标在视场中心区域。

Description

空间目标动态显示与位置引导系统
技术领域
本发明涉及光学测量设备技术领域，具体涉及一种空间目标动态显示与位置引导系统。
背景技术
目前，对于空间目标的显示与引导一般利用TheMap、SkyMap、Nova等软件并结合一些外围设备组成引导系统，这些软件功能强大，使用方便深受广大天文爱好者的喜爱。但是利用上述软件的引导系统的引导精度满足不了光测设备指标要求，尤其是对长焦设备，视场一般很小，使用这些软件引导目标可能会使空间目标偏离视场中心，甚至在视场之外；另一方面利用上述软件的引导系统都是以输出文件的形式输出空间目标的位置信息，不能对空间目标进行实时引导以及动态显示，使用不便，而且易产生引导误差。
发明内容
为了解决现有利用TheMap、SkyMap、Nova等软件的引导系统存在的空间目标可能偏离视场中心、不能实时引导以及动态显示、使用不便且易产生引导误差的问题，本发明提供一种空间目标动态显示与位置引导系统。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
空间目标动态显示与位置引导系统，包括：
控制模块，用于启动系统、设置参数、选择需要显示和引导的空间目标、显示模拟星图；
通讯模块，用于将控制模块的指令传输至空间位置计算模块中；
空间目标位置计算模块，根据接收到的指令，自动调用并检索恒星星库或行星星库，自动解算并检索卫星TLE根数集，生成引导数据；
数据传输模块，用于将空间目标位置计算模块生成的引导数据传输至光测设备中，引导光测设备完成对空间目标的探测。
所述引导数据为空间目标的位置信息，包括方位角A和俯仰角E。
所述控制模块采用上位机。
所述通讯模块采用VGA接口。
所述空间目标位置计算模块采用工业控制计算机，双核CPU，主频2.0GHz以上，2G以上内存，500G以上硬盘，高速网络适配器，其内部编程有恒星星库、行星星库、TLE轨道索引文件和TLE轨道根数文件。
所述数据传输模块包括网络接口和串行接口，网络接口采用RJ45网口接口，串行接口采用RS422串口DB9接口。
所述空间目标位置计算模块对恒星星库的自动调用和检索采用球矩阵法：将子星表中的恒星分别按照赤经从0度到360度，每1度一个带，共分360个带，赤纬从-90度到90度，每1度一个带，共分180个带，子星表中的恒星分别被划分到64800个区域；根据预先设置的CCD图像视场大小和赤经赤纬上下限，在恒星星库中检索和显示指定区域内的星体目标位置信息，完成对恒星的快速检索。
所述空间目标位置计算模块对行星星库的自动调用和检索采用球矩阵法：将子星表中的行星分别按照赤经从0度到360度，每1度一个带，共分360个带，赤纬从-90度到90度，每1度一个带，共分180个带，子星表中的行星分别被划分到64800个区域；根据预先设置的CCD图像视场大小和赤经赤纬上下限，在行星星库中检索和显示指定区域内的星体目标位置信息，完成对行星的快速检索。
所述空间目标位置计算模块对卫星TLE根数集的自动解算和检索采用SGP4／SDP4模型实现：编程在空间目标位置计算模块中的TLE轨道索引文件标识待跟踪的空间目标的编号、跟踪日期、跟踪起始时间和跟踪结束时间，TLE轨道根数文件包含TLE轨道索引文件中跟踪的空间目标对应的轨道根数。
本发明的有益效果是：本发明的空间目标动态显示与位置引导系统应用Derect3D技术建模，采用球矩阵法将整个天球按照赤经圈和赤纬圈分成互不重叠的小区域，由用户选择所要观测的区域，通过控制模块显示该区域中所有可观测的空间目标，并采用空间目标位置计算模块实时计算空间目标的位置信息，通过网络接口或串行接口输出直接引导光测设备，本发明能够进行实时引导光测设备，引导精度为2角秒，能够保证空间目标在视场中心区域。
本发明的空间目标动态显示与位置引导系统能够直观显示并计算恒星、行星、人造卫星等空间目标的位置信息，并以标准网络接口和串行接口实时输出引导数据引导光测设备完成空间目标的跟踪和探测，可广泛应用于光学设备空间目标探测、卫星定轨跟踪、设备能力检测等技术领域。
附图说明
图1为本发明的空间目标动态显示与位置引导系统的结构示意图；
图2为本发明的空间目标动态显示与位置引导系统的工作流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的空间目标动态显示与位置引导系统，主要由控制模块、通讯模块、空间目标位置计算模块和数据传输模块组成，控制模块与通讯模块通过电缆线相连，通讯模块可以与空间目标位置计算模块集成在一起，或者通过VGA连接线与空间目标位置计算模块连接，空间目标位置计算模块与数据传输模块通过电缆线相连，数据传输模块与光测设备通过电缆线相连。
本实施方式中，控制模块采用上位机，用于启动系统、设置参数、选择需要显示和引导的空间目标、显示模拟星图等，上述指令通过通讯模块传输至空间位置计算模块中。
本实施方式中，通讯模块采用VGA接口，用于接收控制模块的指令并将该指令传输至空间位置计算模块中，实现控制模块和空间目标位置计算模块之间的数据通讯。
本实施方式中，空间目标位置计算模块采用高性能工业控制计算机，双核CPU，主频2.0GHz以上，2G以上内存，500G以上硬盘，高速网络适配器，其内部编程有恒星星库、行星星库、TLE轨道索引文件和TLE轨道根数文件；空间目标位置计算模块根据接收到的控制模块的指令，自动调用并检索星库（包括恒星星库和行星星库），自动解算并检索卫星TLE根数集，生成引导数据即空间目标的位置信息，包括方位角A和俯仰角E。
本实施方式中，数据传输模块包括网络接口和串行接口，网络接口具体采用RJ45网口接口，串行接口具体采用RS422串口DB9接口，数据传输模块用于将空间目标位置计算模块生成的引导数据即目标位置信息传输至光测设备中，光测设备根据接收到的引导数据完成空间目标的探测。
本实施方式中，光测设备为大型光电望远镜、光电经纬仪、光学实况记录系统、标校电视等测控领域的光学设备。
如图2所示，通过上位机启动本发明的空间目标动态显示与位置引导系统，在上位机中选择所需要跟踪的恒星、行星或卫星，如果选取的空间目标是恒星或行星，则高性能工业控制计算机自动调用并检索星库（恒星星库或者行星星库）；如果选取的空间目标是卫星，则高性能工业控制计算机自动解算并检索卫星TLE根数集，高性能工业控制计算机根据检索到的信息生成目标位置信息（方位角A和俯仰角E），通过RJ45网口接口或RS422串口DB9接口传输至光测设备中，并引导光测设备完成空间目标的探测。
本实施方式中，空间目标位置计算模块对星库的自动调用和检索采用球矩阵法：首先将整个天球按照赤经圈和赤纬圈分成互不重叠的小区域，即将子星表中的恒星分别按照赤经从0度到360度，每1度一个带，共分360个带；赤纬从-90度到90度，每1度一个带，共分180个带，通过这样划分，子星表中的恒星分别被划分到64800个区域，其次根据预先设置的CCD图像视场大小、赤经赤纬上下限在恒星星库中检索、显示指定区域内的星体目标信息和位置信息，完成对恒星的快速检索，而行星星库的检索方法与上述相同。
本实施方式中，空间目标位置计算模块对卫星TLE根数集的自动解算和检索，需要两个输入文件：TLE轨道索引文件和TLE轨道根数文件，这两个文件编程在空间目标位置计算模块中，TLE轨道索引文件标识待跟踪空间目标的编号、跟踪日期、跟踪起始时间和跟踪结束时间，TLE轨道根数文件包含TLE轨道索引文件中跟踪空间目标对应的轨道根数，采用SGP4／SDP4模型，也就是简化常规/深空扰动的近似解析解模型进行TLE轨道的计算。

Claims (9)

1.空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，包括：
控制模块，用于启动系统、设置参数、选择需要显示和引导的空间目标、显示模拟星图；
通讯模块，用于将控制模块的指令传输至空间位置计算模块中；
空间目标位置计算模块，根据接收到的指令，自动调用并检索恒星星库或行星星库，自动解算并检索卫星TLE根数集，生成引导数据；
数据传输模块，用于将空间目标位置计算模块生成的引导数据传输至光测设备中，引导光测设备完成对空间目标的探测。
2.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述引导数据为空间目标的位置信息，包括方位角A和俯仰角E。
3.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述控制模块采用上位机。
4.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述通讯模块采用VGA接口。
5.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述空间目标位置计算模块采用工业控制计算机，双核CPU，主频2.0GHz以上，2G以上内存，500G以上硬盘，高速网络适配器，其内部编程有恒星星库、行星星库、TLE轨道索引文件和TLE轨道根数文件。
6.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述数据传输模块包括网络接口和串行接口，网络接口采用RJ45网口接口，串行接口采用RS422串口DB9接口。
7.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述空间目标位置计算模块对恒星星库的自动调用和检索采用球矩阵法：将子星表中的恒星分别按照赤经从0度到360度，每1度一个带，共分360个带，赤纬从-90度到90度，每1度一个带，共分180个带，子星表中的恒星分别被划分到64800个区域；根据预先设置的CCD图像视场大小和赤经赤纬上下限，在恒星星库中检索和显示指定区域内的星体目标位置信息，完成对恒星的快速检索。
8.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述空间目标位置计算模块对行星星库的自动调用和检索采用球矩阵法：将子星表中的行星分别按照赤经从0度到360度，每1度一个带，共分360个带，赤纬从-90度到90度，每1度一个带，共分180个带，子星表中的行星分别被划分到64800个区域；根据预先设置的CCD图像视场大小和赤经赤纬上下限，在行星星库中检索和显示指定区域内的星体目标位置信息，完成对行星的快速检索。
9.根据权利要求1所述的空间目标动态显示与位置引导系统，其特征在于，所述空间目标位置计算模块对卫星TLE根数集的自动解算和检索采用SGP4／SDP4模型实现：编程在空间目标位置计算模块中的TLE轨道索引文件标识待跟踪的空间目标的编号、跟踪日期、跟踪起始时间和跟踪结束时间，TLE轨道根数文件包含TLE轨道索引文件中跟踪的空间目标对应的轨道根数。
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