CN1332176C - 空间目标实时天文定位方法 - Google Patents
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Abstract
空间目标实时天文定位方法，包括以下工作步骤：图像采集分系统采集空间目标及背景恒星的图像；伺服控制分系统给计算机提供码盘读数；GPS时间分系统给计算机提供时间信息；天文定位软件系统根据上述三项输入数据，给出空间目标的精确定位结果。本发明的空间目标实时天文定位定方法不受望远镜置平及南北指向误差、CCD视场中心和光轴中心偏差、码盘安装误差、CCD象元当量不准引起的误差、大气折射改正不严格引起的误差和测站坐标的数据不正确引起的误差的影响，提高了定位稳定性和精度。其方便程度与精确程度都能满足现代科研、军事等领域的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间目标实时天文定位方法，特别是一种空间目标的精确测定方法。
背景技术
在科研、军事等许多领域中，都需要对空间目标的进行监视，从而给出空间目标每一瞬间在天空中的位置及其变化，确定空间目标的运转轨道，从而获取空间目标精确的信息(轨道特征，物理构形和目的)。
现有技术采用轴系定位的方式对空间目标进行定位，其方法包括以下步骤：采集CCD图像、望远镜的指向及GPS时间，计算空间目标在CCD图像上的位置，合成空间目标的位置。由于这种空间目标定位方式是一种绝对定位方式，定位精度受到一系列的因素影响，包括：望远镜置平及南北指向误差、CCD视场中心和光轴中心偏差、码盘安装误差、CCD象元当量不准引起的误差、大气折射改正不严格引起的误差和测站坐标的数据不正确引起的误差。由于轴系定位受到一系列因素的影响，所以轴系定位的结果具有稳定性低、精度低等特点，无法实现对空间目标精密测定。
发明内容
本发明提供一种全新的空间目标的精确测定方法，使得空间目标的测量结果的精度优于系统空间分辨率的1/2(若系统空间分辨率为5角秒，则系统的测量精度优于2.5角秒)。在天球坐标系(J2000.0)中的平赤道、平春分点坐标下，平赤经和平赤纬，对于每个测站，观测的不同时间，均属于一个非常稳定的坐标系；定位的精度，不受望远镜轴系误差和大气折射改正误差的影响。
完成上述发明任务的技术方案是：空间目标实时天文定位方法，包括以下工作步骤：
图象采集分系统采集空间目标及背景恒星的图像；
伺服控制分系统给计算机提供码盘读数；
GPS时间分系统给计算机提供时间信息；
根据上述三项输入数据，计算机按照传统天文学理论和使用传统的数学方法，采用分区检索出CCD图像中背景恒星的理论坐标和逆向匹配法，实时获取CCD图像中背景恒星对应的实测坐标，从而解算出CCD图像的底片常数，根据空间目标在CCD图像上的坐标给出空间目标的精确定位结果。
更优化和更具体地说，以上各步骤包括：
1、图象采集分系统采集空间目标及背景恒星的图像：
确定采集图像的频率(例如5HZ)后，图像采集分系统每隔一段预定的时间(例如200毫秒)对CCD进行初始化后，CCD开始按照设定的时间曝光，并给出曝光开始信号，曝光结束后，将图像传输到计算机内存指定的缓冲区中，采集图像结束；
2、伺服控制分系统给计算机提供码盘读数：
伺服控制分系统实时监测CCD曝光开始信号，当CCD曝光开始信号到来时，给计算机提供对应时刻的码盘读数；
3、GPS时间分系统给计算机提供时间信息：
GPS时间分系统实时监测CCD曝光开始信号，当CCD曝光开始信号到来时，给计算机提供对应时刻的时间信息，包括年月日时分秒毫秒(准确到0.1毫秒)；
4、计算机系统根据上述三项输入数据，给出空间目标的精确定位结果。步骤1到步骤3实现CCD图像、编码器的读数和时间一一对应。
上述计算结果可以通过显示系统显示出来。这里所说的″光学成像系统″包括光学系统和电荷耦合器件CCD，空间目标实时天文定位方法的定位精度和CCD的图像上每一个象素对应的空间分辨率相关。
本发明提供了一种全新的空间目标的精确测定方法，可以不受望远镜置平及南北指向误差、CCD视场中心和光轴中心偏差、码盘安装误差、CCD象元当量不准引起的误差、大气折射改正不严格引起的误差和测站坐标的数据不正确引起的误差的影响。测量结果是在天球坐标系(J2000.0)中的平赤道、平春分点坐标下，平赤经和平赤纬，对于每个测站，观测的不同时间，均属于一个非常稳定的坐标系；定位的精度，不受望远镜轴系误差和大气折射改正误差的影响，具有稳定性好、精度高优点。其方便程度与精确程度都能满足现代科研、军事等领域的需要。
附图说明
图1为各装置组合成本发明设备系统的示意图。
具体实施方式
实施例1，空间目标实时天文定位方法的装置，参照图1。包括以下工作步骤：
1、图象采集分系统采集空间目标及背景恒星的图像，
确定采集图像的频率(例如5HZ)后，图像采集分系统每隔一段预定的时间(例如200毫秒)对CCD进行初始化后，CCD开始按照设定的时间曝光，并给出曝光开始信号，曝光结束后，将图像传输到计算机内存指定的缓冲区中，采集图像结束：
2、伺服控制分系统给计算机提供码盘读数；
伺服控制分系统实时监测CCD曝光开始信号，当CCD曝光开始信号到来时，给计算机提供对应时刻的码盘读数；
3、GPS时间分系统给计算机提供时间信息；
GPS时间分系统实时监测CCD曝光开始信号，当CCD曝光开始信号到来时，给计算机提供对应时刻的时间信息，包括年月日时分秒毫秒(准确到0.1毫秒)
4、计算机系统根据上述三项输入数据，给出空间目标的精确定位结果，精度优于2.5角秒。
步骤1到步骤3实现CCD图像、编码器的读数和时间一一对应。
上述的计算机进行天文定位归算步骤依次如下：
观测初始化，恒星星表中提供的恒星的平位置所处的坐标系是J2000.0、平赤道和平春分点下的坐标系，将恒星星表中的所有恒星经过自行改正和周年光行差两项改正归算到历元视位置
，此处没有进行光线偏转改正，因为光线偏转对定位精度影响可以忽略。没有进行大气折射改正，忽略大气折射交叉对定位精度的影响。经过自行改正、周年光行差、岁差改正和章动四项改正归算到瞬时视位置(α，δ)，此处没有进行光线偏转改正，忽略光线偏转对定位精度影响；
采集CCD图像、对应的时间t(世界时)和望远镜的指向(A，E)；
利用时间和望远镜的指向，经过恒星时、大气折射和周日光行差三项改正，归算到瞬时视位置，搜索观测视场中恒星的历元视位置
和瞬时视位置(α，δ)；历元视位置
用于计算恒星的理想坐标；瞬时视位置(α，δ)用于计算恒星的在CCD图像上的理论坐标(X，Y)；
在恒星的理论坐标(X，Y)的附近的小区域计算星象重心，使得恒星的测量坐标(x，y)和理想坐标(ξ，η)一一对应；
根据恒星的个数采用不同底片模型，计算底片模型的系数。
根据目标的在CCD图像上的测量坐标(xs，ys)，计算目标的理想坐标(ξs，ηs)，根据目标理想坐标(ξs，ηs)，计算目标的平赤经和平赤纬(αs，δs)。
上述计算结果可以通过显示系统显示出来。这里所说的“光学成像系统”包括光学系统和电荷耦合器件CCD，空间目标实时天文定位方法的定位精度和CCD的图像上每一个象素对应的空间分辨率相关。
Claims (2)
1、一种空间目标实时天文定位方法，包括以下工作步骤：
图象采集分系统采集空间目标及背景恒星的图像；
确定采集图像的频率后，图像采集分系统每隔一段预定的时间对CCD进行初始化后，CCD开始按照设定的时间曝光，并给出曝光开始信号，曝光结束后，将图像传输到计算机内存指定的缓冲区中，采集图像结束；
伺服控制分系统给计算机提供码盘读数；
伺服控制分系统实时监测CCD曝光开始信号，当CCD曝光开始信号到来时，给计算机提供对应时刻的码盘读数；
GPS时间分系统给计算机提供时间信息；
GPS时间分系统实时监测CCD曝光开始信号，当CCD曝光开始信号到来时，给计算机提供对应时刻的时间信息，包括年月日时分秒毫秒；
根据上述三项输入数据，计算机按照传统天文学理论和使用传统的数学方法，采用分区检索出CCD图像中背景恒星的理论坐标和逆向匹配法，实时获取CCD图像中背景恒星对应的实测坐标，从而解算出CCD图像的底片常数，根据空间目标在CCD图像上的坐标给出空间目标的精确定位结果；
从步骤“图象采集分系统采集空间目标及背景恒星的图像”到步骤“伺服控制分系统给计算机提供码盘读数”，实现CCD图像、编码器的读数和时间一一对应。
2、按照权利要求1所述的空间目标实时天文定位方法，其特征在于，还设有以下步骤：计算结果通过显示系统显示出来。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2320984Y (zh) * | 1997-12-05 | 1999-05-26 | 中国科学院紫金山天文台 | 具有象区码的圆光栅编码器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2320984Y (zh) * | 1997-12-05 | 1999-05-26 | 中国科学院紫金山天文台 | 具有象区码的圆光栅编码器 |
| CN1302033A (zh) * | 1999-12-29 | 2001-07-04 | 中国科学院长春地理研究所 | 时空定位的野外地物信息采集、处理分析系统与方法 |
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