CN1710377A - 空间目标实时天文定位方法 - Google Patents

空间目标实时天文定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1710377A
CN1710377A CN 200510040409 CN200510040409A CN1710377A CN 1710377 A CN1710377 A CN 1710377A CN 200510040409 CN200510040409 CN 200510040409 CN 200510040409 A CN200510040409 A CN 200510040409A CN 1710377 A CN1710377 A CN 1710377A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
ccd
subsystem
computing machine
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200510040409
Other languages
English (en)
Other versions
CN1332176C (zh
Inventor
鲁春林
张晓祥
顾光德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Purple Mountain Observatory of CAS
Original Assignee
Purple Mountain Observatory of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Purple Mountain Observatory of CAS filed Critical Purple Mountain Observatory of CAS
Priority to CNB2005100404097A priority Critical patent/CN1332176C/zh
Publication of CN1710377A publication Critical patent/CN1710377A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1332176C publication Critical patent/CN1332176C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

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；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

空间目标实时天文定位方法
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( α， δ)，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( α， δ)和瞬时视位置(α，δ)；历元视位置( α， δ)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 (3)

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；
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。
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，具体步骤包括：
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；
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。
3、按照权利要求1或2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。
CNB2005100404097A 2005-06-07 2005-06-07 空间目标实时天文定位方法 Expired - Fee Related CN1332176C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100404097A CN1332176C (zh) 2005-06-07 2005-06-07 空间目标实时天文定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100404097A CN1332176C (zh) 2005-06-07 2005-06-07 空间目标实时天文定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1710377A true CN1710377A (zh) 2005-12-21
CN1332176C CN1332176C (zh) 2007-08-15

Family

ID=35706650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100404097A Expired - Fee Related CN1332176C (zh) 2005-06-07 2005-06-07 空间目标实时天文定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1332176C (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100454079C (zh) * 2007-02-09 2009-01-21 南京中科天文仪器有限公司 天文望远镜视频ccd自动导星方法
CN101852608A (zh) * 2010-05-28 2010-10-06 中国科学院紫金山天文台 一种全帧ccd图像处理方法
CN101929859A (zh) * 2010-04-29 2010-12-29 中国科学院紫金山天文台 一种基于图像全帧扫描的空间碎片检测方法
CN102374856A (zh) * 2011-11-15 2012-03-14 中国科学院紫金山天文台 天文望远镜实时精确指向的测定方法
CN102494674A (zh) * 2011-11-18 2012-06-13 中国科学院紫金山天文台 暗弱空间碎片高精度定位方法
CN102538759A (zh) * 2011-12-29 2012-07-04 中国科学院紫金山天文台 近地和中高轨空间目标实时全自动捕获方法
CN109813526A (zh) * 2018-12-29 2019-05-28 中国科学院紫金山天文台 一种基于天文定位的光学望远镜外场跟踪精度检测方法
CN109960027A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 中国船舶重工集团公司七五〇试验场 一种移动式可自动捕获星位的天文观测装置
CN110823250A (zh) * 2019-10-24 2020-02-21 西安航光仪器厂 一种基于gaia dr2星表的数字天顶仪定位误差分析方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN1109996C (zh) * 1999-12-29 2003-05-28 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、处理分析的方法
CN1124470C (zh) * 2000-12-08 2003-10-15 中国科学院紫金山天文台 方位的精确测定方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100454079C (zh) * 2007-02-09 2009-01-21 南京中科天文仪器有限公司 天文望远镜视频ccd自动导星方法
CN101929859B (zh) * 2010-04-29 2012-09-05 中国科学院紫金山天文台 一种基于图像全帧扫描的空间碎片检测方法
CN101929859A (zh) * 2010-04-29 2010-12-29 中国科学院紫金山天文台 一种基于图像全帧扫描的空间碎片检测方法
CN101852608A (zh) * 2010-05-28 2010-10-06 中国科学院紫金山天文台 一种全帧ccd图像处理方法
CN102374856A (zh) * 2011-11-15 2012-03-14 中国科学院紫金山天文台 天文望远镜实时精确指向的测定方法
CN102494674A (zh) * 2011-11-18 2012-06-13 中国科学院紫金山天文台 暗弱空间碎片高精度定位方法
CN102494674B (zh) * 2011-11-18 2013-06-05 中国科学院紫金山天文台 暗弱空间碎片高精度定位方法
CN102538759A (zh) * 2011-12-29 2012-07-04 中国科学院紫金山天文台 近地和中高轨空间目标实时全自动捕获方法
CN102538759B (zh) * 2011-12-29 2015-01-07 中国科学院紫金山天文台 近地和中高轨空间目标实时全自动捕获方法
CN109960027A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 中国船舶重工集团公司七五〇试验场 一种移动式可自动捕获星位的天文观测装置
CN109813526A (zh) * 2018-12-29 2019-05-28 中国科学院紫金山天文台 一种基于天文定位的光学望远镜外场跟踪精度检测方法
CN110823250A (zh) * 2019-10-24 2020-02-21 西安航光仪器厂 一种基于gaia dr2星表的数字天顶仪定位误差分析方法
CN110823250B (zh) * 2019-10-24 2023-05-09 西安航光仪器厂 一种基于gaiadr2星表的数字天顶仪定位误差分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1332176C (zh) 2007-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1710377A (zh) 空间目标实时天文定位方法
CN102252673B (zh) 一种星敏感器在轨光行差的修正方法
CN102116641B (zh) 一种深空自主导航星敏感器的半物理仿真试验系统及方法
US7313252B2 (en) Method and system for improving video metadata through the use of frame-to-frame correspondences
CN104406607B (zh) 一种多视场复合光学敏感器的标定装置及方法
CN111156988B (zh) 基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法
CN1846148A (zh) 自补偿激光跟踪器
CN112591148B (zh) 利用在轨恒星感光评估姿态稳定度的方法及系统
CN110388919B (zh) 增强现实中基于特征图和惯性测量的三维模型定位方法
CN113063435B (zh) 卫星姿态稳定度和指向精度评估方法及系统
CN112731281B (zh) 一种空间碎片测角数据仿真方法
US7382448B1 (en) Alignment system for observation instruments
CN102288201A (zh) 用于星敏感器的精度测量方法
CN113218577A (zh) 一种星敏感器星点质心位置精度的外场测量方法
CN107329191B (zh) 静止气象卫星图像导航与配准的成像试验系统及试验方法
CN107329190B (zh) 静止气象卫星恒星敏感的成像试验方法
CN1124470C (zh) 方位的精确测定方法
CN111156990B (zh) 基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法
CN102607597B (zh) 星敏感器的三轴精度表述与测量方法
CN102521506B (zh) 数字天顶仪旋转轴解算方法
CN1139785C (zh) 方位的精确测定系统
CN113720350B (zh) 一种多头星敏感器在轨测量精度评估方法和系统
Zhan et al. Adaptive celestial positioning for the stationary mars rover based on a self-calibration model for the star sensor
Deans et al. A sun tracker for planetary analog rovers
CN106767934A (zh) 天文定位系统水平测量的倾角传感器安装参数标定方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Fujian Forecam Optics Co., Ltd.

Assignor: Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences

Contract fulfillment period: 2008.12.16 to 2014.12.16 contract change

Contract record no.: 2009350000017

Denomination of invention: Space-target real-time astronomical positioning method

Granted publication date: 20070815

License type: Exclusive license

Record date: 2009.2.23

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.12.16 TO 2014.12.16; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: FUJIAN FUGUANG DIGITAL SCIENCE CO., LTD.

Effective date: 20090223

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070815

Termination date: 20100607