基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法技术

本发明专利技术公开了一种基于指向误差自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法，包括：恒星及空间碎片星象；恒星检索；理论星图生成；实测星图生成；理论星图及实测星图匹配；指向及像面旋转测定；底片模型优选；测光模型计算；空间碎片天文定位及测光。本发明专利技术能够根据观测视场大小自动优选底片模型，按照图像上给定时间和图像中心指向，自动测定图像中心指向及像面旋转角，实现恒星理论坐标和实测坐标的自动匹配，实现图像上恒星灰度和和其理论星等的自动匹配，从而实现空间碎片的实时天文定位及测光。

Astronomical positioning and photometry of space debris based on automatic measurement of pointing error

【技术实现步骤摘要】
基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法
本专利技术涉及空间碎片定位
，具体而言涉及一种基于指向误差自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法。
技术介绍
在科研、军事等许多领域，都需要对空间碎片进行监视，一方面测定空间碎片的每一个观测时刻在天空中的位置及其变化，确定空间碎片的运行轨道，从而获取空间碎片精确的信息。基于此需求，空间碎片的精确测量是非常重要的基础环节，没有空间碎片的精确测量，空间碎片轨道识别，编目定轨，及精密定轨都无法实现。空间碎片的位置精确测量有两种方法：绝对定位和相对定位。其中绝对测定位就是利用望远镜的轴系实现空间碎片测量，它受到望远镜轴系加工精度、大气折射修正精度、温度变形等因素的影响，它不依赖背景恒星的位置。相对定位是根据空间碎片和背景恒星的相对位置实现空间碎片的测量，望远镜指向精度不直接影响测量结果，但是当望远镜指向及像面安装误差大的情况下，就会造成恒星在图像上理论坐标和恒星在图像上实测坐标相差较大，尤其对于有像面误差的图像，边缘部分误差更大，无法满足给定匹配门限，因此造成恒星理论星图和实测星图匹配失本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法，其特征在于，所述实时天文定位和测光方法包括以下步骤：/nS1：接收至少一帧包括空间碎片和背景恒星的图像，获得图像上在预设检测门限内的恒星和空间碎片的星象信息，所述星象信息包括每个恒星和空间碎片的二维平面坐标(x,y)、像素个数、灰度和G，按照像素个数减少的顺序对所有星象进行排序；其中，设图像的左上角为坐标原点(0，0)，图像右侧为x轴增加方向，图像下侧为y轴增加方向，x为图像中星象所在位置在x轴方向上与坐标原点的距离，y为图像中星象所在位置在y轴方向上与坐标原点的距离；/nS2：结合天文定位恒星星库，根据图像对应的拍摄信息和图像中心含有...

【技术特征摘要】
1.一种基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法，其特征在于，所述实时天文定位和测光方法包括以下步骤：
S1：接收至少一帧包括空间碎片和背景恒星的图像，获得图像上在预设检测门限内的恒星和空间碎片的星象信息，所述星象信息包括每个恒星和空间碎片的二维平面坐标(x,y)、像素个数、灰度和G，按照像素个数减少的顺序对所有星象进行排序；其中，设图像的左上角为坐标原点(0，0)，图像右侧为x轴增加方向，图像下侧为y轴增加方向，x为图像中星象所在位置在x轴方向上与坐标原点的距离，y为图像中星象所在位置在y轴方向上与坐标原点的距离；
S2：结合天文定位恒星星库，根据图像对应的拍摄信息和图像中心含有指向误差的指向信息(αp,δp)，检索出视场中满足给定星等门限的所有恒星的相关信息，所述满足给定星等门限的恒星的相关信息包括其所对应的二维平面坐标理论值(X,Y)、赤经和赤纬理论值(αs,δs)、理想坐标理论值(ξs,ζs)、理论星等M，按照理论星等由小到大的顺序对检索出的恒星进行排序；其中，所述理想坐标(ξs,ζs)满足以下公式：



S3：按照给定门限，结合检索出的恒星和望远镜的焦距信息，分别生成恒星实测星图和恒星理论星图，其中，恒星实测星图依据检索出的恒星的实测坐标信息生成，恒星理论星图依据检索出的恒星的理论坐标信息生成；
S4：根据预设的匹配规则，将恒星实测星图中的恒星星象和恒星理论星图中对应的恒星星象进行匹配，获得若干个匹配成功的恒星星象；
S5：以匹配成功的若干个恒星星象信息为基础，计算得到中心指向偏差、像面旋转角、底片常数模型、相对测光模型；
其中，测光模型为：

LOG下标10
其中，Gi是第i颗匹配成功的恒星星象扣除背景后的灰度值，是第i颗匹配成功的恒星星象对应的理论星等，i＝1,2,…,N3，N3是匹配成功的恒星星象的总数，Α和B是采用最小二乘法计算得到的相对测光模型系数。


2.根据权利要求1所述的基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法，其特征在于，所述天文定位恒星星库的生成方法包括：
将给定星等的全天区恒星按照赤经增加及赤纬增加的顺序，分区存放，并形成索引，生成天文定位恒星星库及索引数据。


3.根据权利要求1所述的基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法，其特征在于，所述图像对应的拍摄信息包括图像的拍摄时间、指向信息、测站经纬度、测站海拔高度、测站温度、测站湿度、大气压强、给定视场大小。


4.根据权利要求1所述的基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法，其特征在于，步骤S3中，所述生成恒星实测星图和恒星理论星图的过程包括以下步骤：
S31：按照给定门限，从检索出的恒星中选择N1颗恒星星象，定义成第一候选恒星，结合第一候选恒星在图像上的二维平面坐标和望远镜的焦距，计算得到任意两颗第一候选恒星之间的角距，选择三颗第一候选恒星组成三角形星图，生成恒星实测星图；
S32：按照给定门限，从检索出的恒星中选择N2颗恒星星象，定义成第二候选恒星，结合第二候选恒星的二维平面理论坐标、赤经和赤纬，以及望远镜的焦距，计算得到任意两颗第二候选恒星之间的角距，选择三颗第二候选恒星组成三角形星图，生成恒星理论星图。


5.根据权利要求4所述的基于指向误差自动测定的空间碎片天文定位和测光方法，其特征在于，步骤S31中，采用下述公式计算任意两颗第一候选恒星之间的角距：



式中，f是望远镜的焦距，(xu,yu)是第u颗第一候选恒星的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓祥，高昕，李希宇，
申请(专利权)人：中国科学院紫金山天文台，
类型：发明
国别省市：江苏;32