一种测量大天顶距处的大气折射值的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种测量大天顶距处的大气折射值的方法，包括：S0，提供望远镜、图像采集终端、处理器及包括两块反射镜以使望远镜具有第一、第二视场的角反射器；测量两块反射镜之间的实际夹角L0；S1，通过用第一、第二视场观测位于小、大天顶距处的两个不同天区，并提取图像采集终端采集的星象图像；S2，区分星象图像中的观测星象分别来自哪个天区，并获取各观测星象对应的天球坐标；S3，将天顶标记为Z，根据各观测星象对应的天球坐标解算出第一、第二视场的实际视场中心σ0和σ1对应的地平坐标(A0,h0)和(A1,h1)；S4，根据Z、A0、A1以及L0获取第二视场的实际视场中心σ1处的大气折射值。本发明专利技术避免了地方参数和仪器参数等系统误差的影响，消除了累积测量误差，提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天文测量领域，尤其涉及一种测量大天顶距处的大气折射值的方法和系统。
技术介绍
大气折射值是指天体的光线进入大气层之前与到达观测者时的方向之差。相比于影响天体方向的其它因素，大气折射的最大特点在于其不确定性，因为光行差、视差、自行、光线引力弯曲等因素对天体方向的影响可以从理论上精确计算出来，但大气折射的影响具有显著的不可模拟性，其非规律性有时很明显，特别是在大天顶距情况下表现更为突出。因此，大气折射是影响地基天体测量精度提高的主要障碍。根据大气密度随高度分布的不同假设，不同研究人员提出过多种不同类型的大气折射值计算方法，例如，按天顶距的三角函数展开方法、映射函数方法和母函数方法等。而且目前已经编制了多种版本的大气折射表，如普尔科沃大气折射表、《中国天文年历》中的蒙气差表等。然而，值得指出的是，每一本大气折射表所代表的仅是某一区域内的平均大气折射理论值，并不能代表单个观测站的实际大气折射情况。而且，对大于75°的大天顶距而言，目前的大气折射表均不能给出较理想的大气折射值。另一方面，现有计算大气折射表所依据的大气理论模型均假定大气密度随高度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量大天顶距处的大气折射值的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S0，首先提供一带有镜筒的望远镜、一设置在所述镜筒后方的图像采集终端、一连接到所述图像采集终端的处理器、以及一设置在所述镜筒前方的角反射器，其中，所述角反射器包括两块反射镜以使所述望远镜具有第一视场和第二视场，且所述两块反射镜之间的理论夹角恒定；然后测量所述两块反射镜之间的实际夹角Lo；步骤S1，分别通过所述望远镜的所述第一视场和第二视场观测位于小天顶距和大天顶距处的两个不同天区，并通过所述处理器提取所述图像采集终端采集的一包含所述两个不同天区中的观测星象的星象图像；步骤S2，通过所述处理器区分所述星象图像中包含的观测星...

【技术特征摘要】
1.一种测量大天顶距处的大气折射值的方法，其特征在于，该方法包括
以下步骤：
步骤S0，首先提供一带有镜筒的望远镜、一设置在所述镜筒后方的图像
采集终端、一连接到所述图像采集终端的处理器、以及一设置在所述镜筒前
方的角反射器，其中，所述角反射器包括两块反射镜以使所述望远镜具有第
一视场和第二视场，且所述两块反射镜之间的理论夹角恒定；然后测量所述
两块反射镜之间的实际夹角Lo；
步骤S1，分别通过所述望远镜的所述第一视场和第二视场观测位于小天
顶距和大天顶距处的两个不同天区，并通过所述处理器提取所述图像采集终
端采集的一包含所述两个不同天区中的观测星象的星象图像；
步骤S2，通过所述处理器区分所述星象图像中包含的观测星象分别来自
所述两个不同天区中的哪个天区，并获取各所述观测星象对应的天球坐标；
步骤S3，通过所述处理器根据各所述观测星象对应的天球坐标解算出所
述第一视场和第二视场的实际视场中心σ0和σ1对应的地平坐标(A0,h0)和(A1,h1)，
其中，A0、A1分别表示实际视场中心σ0和σ1的方位角，h0、h1分别表示实际视
场中心σ0和σ1的真高度角，并且满足以下公式(1)：
其中，表示实际视场中心σ0与σ1之间的弧度；
步骤S4，将天顶标记为Z，通过所述处理器根据Z、A0、A1以及获
取第二视场的实际视场中心σ1处的大气折射值。
2.根据权利要求1所述的测量大天顶距处的大气折射值的方法，其特征
在于，所述步骤S4包括：
步骤S41，获取所述第二视场的实际视场中心σ1处对应的真天顶距z1，并
得到以下公式(2)：
∠σ0Zσ1＝ΔA＝A0-A1    (2)；
步骤S42，利用大气折射理论公式计算所述第一视场的实际视场中心σ0处
对应的观测天顶距步骤S43，在球面ΔZσ0σ1中，利用以下公式(3)、(4)和(5)解算出所
述第二视场的实际视场中心σ1处对应的观测天顶距步骤S44，计算所述第二视场的实际视场中心σ1处对应的观测天顶距与真天顶距z1之差，以作为第二视场的实际视场中心σ1处的大气折射值。
3.根据权利要求1所述的测量大天顶距处的大气折射值的方法，其特征
在于，所述步骤S2包括：
步骤S21，建立所述两个不同天区的恒星弧长库：首先根据所述望远镜的
光轴指向确定所述第一视场和第二视场的理论视场中心，并分别计算两个所
述理论视场中心对应的天球坐标；然后根据得到的全部所述理论视场中心对
应的天球坐标以及所述第一视场和第二视场的大小，从恒星星表中提取所述
两个不同天区各自对应的恒星信息，并按照预定顺序选择前n颗恒星组成个
恒星三角形星座，其中，n≥3；最后计算并保存每个所述恒星三角形星座的
三边弧长，以建立所述两个不同天区的恒星弧长库；
步骤S22，获取所述观测星象的三角形弧长：首先将所述步骤S1中提取
到的所述星象图像中的m个观测星象组成个观测三角形星座，其中，m≥3；
然后根据各所述观测星象的量度坐标、所述星象图像的像素尺寸以及所述望
远镜的焦距，计算每个所述观测三角形星座的三边弧长；
步骤S23，依次将各所述观测三角形星座的三边弧长与所述两个不同天区
的恒星弧长库中的各所述恒星三角形星座的三边弧长进行对比，以判断所述

\t星象图像中的各所述观测星象分别属于所述两个不同天区中的哪个天区，并
且获得各所述观测星象对应的天球坐标。
4.一种测量大天顶距处的大气折射值的系统，其包括一带有镜筒的望远...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建军，于涌，赵铭，唐正宏，
申请(专利权)人：中国科学院上海天文台，
类型：发明
国别省市：上海;31