基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位方法，包括：理论星图生成；恒星及空间碎片星象；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；恒星检索；底片模型优选；空间碎片天文定位。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，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，从而实现空间碎片的实时天文定位；降低了望远镜轴系加工精度要求和外场安装调试要求，减少了测站环境温度参输入要求，减少了观测前需要指向标校的要求；在无精密天文经纬度不能实现望远镜指向标校的情况下，能够自动测定望远镜两轴零点差，也能实现空间碎片实时天文定位。

A real-time astronomical positioning method of space debris based on direction automatic measurement

【技术实现步骤摘要】
基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位方法
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自动测定的空间碎片实时天文定位方法。
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。通常为了实现空间碎片天文定位，必须实事先完成以下三件事：(1)人工测量获得像面旋转角。(2)通过观测几十颗恒星获得望远镜指向修正模型。(3)优选底片常数模型。上述的第二件事需要经常做，而且需要较为精确的测站温度、相对湿度、及大气压强。即使如此，在仰角较低的天区，受大气折射改正精度影响，望远镜指向误差修正精度偏低。基于现有天文定位方法的不足，本专利技术给出一种基于指向自动测定的空间目标实时天文定位方法，它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，无需指向信息输入，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位方法，其特征在于，所述实时天文定位方法包括以下步骤：/nS1：生成天文定位恒星星库、和用于表述天文定位恒星星库所包含的所有恒星自身信息的第一索引数据；/n基于天文定位恒星星库，生成全天区理论星图、和用于表述全天区理论星图所包含的恒星之间角距信息的第二索引数据；/nS2：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，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...

【技术特征摘要】
1.一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位方法，其特征在于，所述实时天文定位方法包括以下步骤：
S1：生成天文定位恒星星库、和用于表述天文定位恒星星库所包含的所有恒星自身信息的第一索引数据；
基于天文定位恒星星库，生成全天区理论星图、和用于表述全天区理论星图所包含的恒星之间角距信息的第二索引数据；
S2：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，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；
S3：按照给定门限，从图像中选择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；
S4：根据全天区理论星图和第二索引数据，确定候选星图的上下界限，获取最大角距最小角距中间角距
依次计算上下界限中任意三颗定标星i,j,k组成的三角形的角距，设计算得到的角距由大到小顺序为根据下述匹配条件，将计算得到的角距对应进行匹配判断，直至匹配成功N3颗恒星：
第j颗定标星和第k颗定标星之间满足下式：



任意三颗i,j,k定标星之间满足下式：



其中，ε1和ε2均为预设的角距门限；
S5：设匹配成功的N3颗恒星在图像上的二维平面坐标为(xi,yi)，i＝1,2,…N3，对应的理论二维平面坐标坐标为(Xi,Yi)，i＝1,2,…N3；
利用下式，采用最小二乘方法，计算出系数a,b,c,d,e,f，从而得到中心指向偏差及像面旋转角：



S6：结合天文定位恒星星库和第一索引数据，根据图像对应的拍摄信息和全天区星图指向测定结果(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；
S7：根据图像对应视场大小，结合匹配成功的N3颗恒星在图像上的二维平面坐标(xi,yi)，及理想坐标进行常数模型计算，根据恒星的定位精度，自动优选底片常数模型。


2.根据权利要求1所述的基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位方法，其特征在于，步骤S1中，所述生成天文定位恒星星库和用于表述天文定位恒星星库所包含的所有恒星自身信息的第一索引数据是指：
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓祥，黄剑，惠建江，
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