一种利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法。通过处理CCD天顶望远镜在相对方位互为180度的两方位处拍摄的恒星星图，结合两幅星图的拍摄时间及观测点的天文经纬度解算得到观测点的纬度变化与世界时。该方法为利用CCD天顶望远镜建立我国的自主地球自转参数测量系统提供了技术基础，可缓解我国在地球自转参数测量方面过度依赖于国际地球自转与参考系服务组织的局面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天体测量领域，具体涉及一种解算地球自转参数的方法。
技术介绍
地球自转参数(ERP)，包含地极移动和日长变化(LOD，一般用世界时UT1表示)。ERP与岁差、章动一起构成了地球定向参数(EOP)。EOP是实现天球参考架与地球参考架相互转换的重要参数。人造卫星和宇宙飞行器的精密定轨和导航都需要高精度的地球自转参数，因此，对地球自转参数的观测和研究具有重要的意义。岁差与章动的计算已有高精度的模型，而ERP无法利用模型计算，只能通过观测获取。目前ERP观测通过国际合作方式实现。国际地球自转与参考系服务组织(IERS)通过综合归算全球的VLBI、SLR、GPS等仪器的数据计算ERP，以月报和周报形式发布，供全球免费使用。其中最重要的周报由美国海军天文台发布。我们无法保证万一国际形势发生预想不到的特殊变化时，我们仍能从IERS及时得到满足精度要求的ERP数据。所以目前如美国、俄罗斯等一些国家，仍有部分经典地面光学测地仪器在观测，没有完全停止工作，这是值得我们注意的。目前我国在ERP测量方面过度依赖于IERS，而没有自主ERP测量与服务系统。这种局面给国家安全带来很大的局限性和危险性。我国在某些航天发射任务的关键时刻，急需ERP时，就曾“恰巧”碰到ERP获得渠道不畅的情况。因此，建立我国独立自主的ERP测量与服务系统对国家的安全尤为重要。我们有必要考虑和重视开展地面光学仪器的ERP观测，与我国现有的VLBI等测距类技术仪器一起建立我国备用的自主ERP系统。虽然地面光学仪器的ERP测量结果不如新型测距类技术仪器的精度高，但在新技术仪器出现问题时，地面光学仪器仍然可提供精度略低但可满足应急需要的ERP。鉴于经典仪器的退役，建立地面光学ERP测量系统面临缺少观测仪器的困难，CCD天顶望远镜的成功研制为解决该问题提供了基础。利用CCD天顶望远镜进行ERP测量的基本原理是，在给定的时刻某观测点天顶附近天区的恒星是确定的。观测点位置、时间与恒星位置三者相互联系。在观测点位置与恒星位置已知的情况下，地球自转参数地极移动与世界时是唯一确定的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法。本专利技术提供的利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法，通过处理CCD天顶望远镜在相对方位互为180度的两方位处拍摄的恒星星图，结合两幅星图的拍摄时间及观测点的天文经纬度解算得到观测点的纬度变化与世界时，从而获取ERP数据。利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法的具体步骤如下：a.处理CCD天顶望远镜在相对方位互为180度的两方位处拍摄的恒星星图A、B，获取星图中恒星在星图中的坐标(xi，yi)；b.通过星图识别，分别计算星图A、B中恒星的赤道坐标(αi，δi)；c.计算恒星(αi，δi)的视位置d.将恒星视位置转换为切平面坐标；cotq=cotδitcos(αit-α0)Xi=tan(αit-α0)cosqcos(q-δ0)Yi=tan(q-δ0)]]>cotq=cotδitcos(αit-α0)Xi=tan(αit-α0)cosqcos(q-δ0)Yi=tan(q-δ0)]]>e.通过星图识别分别建立星图A、B恒星的图像坐标与切平面坐标的底片模型；XA=a1A+b1Ax+c1AyYA=a2A+b2Ax+c2Ay]]>XB=a1B+b1Bx+c1ByYB=a2B+b2Bx+c2By]]>f.设CCD天顶望远镜机械旋转轴投影点在CCD图像上的投影点位置为(xc，yc)；g.将(xc，yc)代入在相对方位互为180°的两方位处拍摄的两幅星图A、B的底片模型，计算点(xc，yc)在星图A、B中对应的切平面坐标和XcA=a1A+b1Axc+c1AycYcA=a2A+b2Axc+c2Ayc]]>XcB=a1B+b1Bxc+c1BycYcB=a2B+b2Bxc+c2Byc]]>h.将点(xc，yc)在星图A、B中对应的切平面坐标和代入星图A、B的切平面投影逆公式，计算点(xc，yc)在星图A、B对应的赤道坐标和αcA=α0A+tan-1XcAcosδ0A-YcAsinδ0Aδck=tan-1(YcA+tanδ0A)cos(αcA-α0A)1-YcAtanδ0A]]>αcB=α0B+tan-1XcBcosδ0B-YcBsinδ0BδcB=tan-1(YcB+tanδ0B)cos(αcB-α0B)1-YcBtanδ0B]]>i.根据点(xc，yc)在星图A、B中对应的赤道坐标和以及观测点天文经纬度(Φ，Λ)计算星图A、B的拍摄时刻对应的格林尼治视恒星时GASTA和GASTB；GASTA=αcA-ΛGASTB=αcB-Λ]]>j.根据点(xc，yc)在星图A、B中对应的赤纬和相等，以及GASTA和GASTB时间差建立方程组；GASTB-GASTA=UTCB-UTCAδcB=δcA]]>即：αcB-Λ-(αcA-Λ)=αcB-αcA=UTCB-UTCAδcB=δcA]]>求解该二元一次方程组即可得到CCD天顶望远镜机械旋转轴投影点在星图上的位置(xc，yc)；k.(xc，yc)反算至切平面理想坐标及赤道坐标，以该赤道坐标作为新的切点重新计算参考星的切平面理想坐标及星图坐标系与切平面坐标系之间相互转换的底片模型，重复a-e步，迭代计算在机械旋转轴投影点的图像坐标(xc，yc)，直至连续2次计算的(xc，yc)之差小于某一给定值(如0.001pixel)；1.机械旋转轴投影点的图像坐标(xc，yc)代入a-c步，得到点(xc，yc)在星图A、B拍摄时刻的赤道坐标和m.对赤道坐标和做倾斜改正；αcA′=αcA+ΔαδcA′=δcA+Δδ]]>αcB′=αcB+ΔαδcB′=δcB+Δδ]]>Δα=ΔΦΔδ=ΔΛ]]>其中，ΔΦ与ΔΛ为CCD天顶望远镜的倾斜值在纬度和经度方向的分量；n.计算观测点纬度变化纬度：dΦ；dΦ=δcA′+δcB′2-Φ]]>o.将经过倾斜改正后的点(xc，yc)在星图A、B拍摄时刻的赤道坐标和代入d，计算星图A、B拍摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法通过处理CCD天顶望远镜在相对方位互为180度的两方位处拍摄的恒星星图A、B，结合两幅星图A、B的拍摄时间UTCA、UTCB及观测点的天文经纬度(Φ，Λ)解算得到观测点的纬度变化dΦ与世界时ΔUT。

【技术特征摘要】
1.一种利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法通过处理CCD天顶望远镜在相对方位互为180度的两方位处拍摄的恒星星图A、B，结合两幅星图A、B的拍摄时间UTCA、UTCB及观测点的天文经纬度(Φ，Λ)解算得到观测点的纬度变化dΦ与世界时ΔUT。2.如权利要求1所述的一种利用CCD天顶望远镜观测数据解算地球自转参数的方法的具体步骤如下：a.处理CCD天顶望远镜在相对方位互为180度的两方位处拍摄的恒星星图A、B，获取星图中恒星在星图中的坐标(xi，yi)；b.通过星图识别，分别计算星图A、B中恒星的赤道坐标(αi，δi)；c.计算恒星(αi，δi)的视位置d.将恒星视位置转换为切平面坐标；cotq=cotδitcos(αit-α0)Xi=tan(αit-α0)cosqcos(q-δ0)Yi=tan(q-δ0)]]>cotq=cotδitcos(αit-α0)Xi=tan(αit-α0)cosqcos(q-δ0)Yi=tan(q-δ0)]]>e.通过星图识别分别建立星图A、B恒星的图像坐标与切平面坐标的底片模型；XA=a1A+b1Ax+c1AyYA=a2A+b2Ax+c2Ay]]>XB=a1B+b1Bx+c1ByYB=a2B+b2Bx+c2By]]>f.设CCD天顶望远镜机械旋转轴投影点在CCD图像上的投影点位置为(xc，yc)；g.将(xc，yc)代入在相对方位互为180°的两方位处拍摄的两幅星图A、B的底片模型，计算点(xc，yc)在星图A、B中对应的切平面坐标和XcA=a1A+b1Axc+c1AycYcA=a2A+b2Axc+c2Ayc]]>XcB=a1B+b1Bxc+c1BycYcB=a2B+b2Bxc+c2Byc]]>h.将点(xc，yc)在星图A、B中对应的切平面坐标和代入星图A、B的切平面投影逆公式，计算点(xc，yc)在星图A、B对应的赤道坐标和αcA=α0A+tan-1XcAcosδ0A-YcAsinδ0AδcA=tan-1(YcA+tanδ0A)cos(αcA-α0A)1-YcAtanδ0A]]>αcB=α0B+tan-1XcBcosδ0B-YcBsinδ0BδcB=tan-1(YcB+tanδ0B)cos(αcB-α0B)1-YcBtanδ0B]]>i.根据点(xc，yc)在星图A、B中对应的赤道坐标和以及观测点天文经纬度(Φ，Λ)计算星图A、B的拍摄时刻对应的格林尼治视恒星时GASTA和GASTB；GASTA=αcA-ΛGASTB=αcB-&La...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，韩延本，田立丽，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京;11