空间目标的精确测定系统技术方案

空间目标的精确测定系统，包括以下各部分：光学成像分系统、图像采集分系统、ＧＰＳ时间分系统、伺服控制分系统，其特征在于，还设有天文定位分系统，该天文定位分系统包括图像处理器，恒星检索和匹配器，以及定位机构，所述的图象采集分系统和ＧＰＳ时间分系统的输出接恒星检索和匹配器，图像处理器的输出同时接恒星检索和匹配器，恒星检索和匹配器的输出接定位机构。本系统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象元的误差、大气折射引起的误差和测站坐标的数据误差的影响。能够满足现代科研、军事等领域的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空间目标实时天文定位定系统，特别是一种空间目标的精确测定系统。
技术介绍
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，这种定位系统包括以下部分光学成像分系统、图象采集分系统、GPS时间分系统、伺服控制分系统和轴系定位软件分系统。光学成像分系统包括传统的光学镜头和探测器CCD(CCD安装在光学镜头的焦面上)，他的功能是将收集的光聚集在CCD的靶面上，CCD将接收的光子转换为电子，通过模/数转换为可以量测和处理的灰度图像。图像采集分系统主要包括图像采集卡；他的功能是控制CCD按照一定的频率采集灰度图像(例如每秒采集5帧图像)，并将采集的图像输入到控制计算机中。伺服控制系统主要包括安装在望远镜上的码盘、驱动电机(步进电机或力矩电机)、电机的驱动电路；他的主要能能是根据目标运动的规律控制望远镜精密跟踪目标和按照一定的频率向控制计算机提供望远镜位置信息。GPS时间分系统包括GPS接收机，数据输入接口卡；他的功能是按照一定的频率(比如500赫兹)向控制计算机提供协调世界时。轴系定位软件分系统包括轴系定位软件，主要功能是处理输入的图像，获取目标在图像上的灰度质心位置，根据传统的数学方法归算目标的空间位置。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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全新的空间目标的精确测定系统，他对轴系精度的要求不高，但是其定位结果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，能够实现对空间目标高精度的测定。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)。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。完成上述专利技术任务的方案是空间目标的精确测定系统，包括以下各部分光学成像分系统、图象采集分系统、GPS时间分系统、伺服控制分系统，其特征在于，还设有天文定位分系统，该天文定位分系统包括图像处理器，恒星检索和匹配器，以及定位机构，所述的图象采集分系统和GPS时间分系统的输出接恒星检索和匹配器，图像处理器的输出同时接恒星检索和匹配器，恒星检索和匹配器的输出接定位机构。更优化和更具体地说本系统各部分的组成包括所述的光学成像分系统包括传统的光学镜头和探测器CCD，CCD安装在光学镜头的焦面上，图像采集分系统包括图像采集卡；该图像采集卡接探测器CCD；探测器CCD的输出接控制计算机，伺服控制系统包括安装在望远镜上的码盘、驱动电机及电机的驱动电路；控制计算机的输出接电机的所述的驱动电路；GPS时间分系统包括GPS接收机与数据输入接口卡；其输出接控制计算机；天文定位分系统中的定位机构的输出接显示系统，同时接主控计算机的存储介质。其中的图像处理器、恒星检索和匹配器及定位机构均采用软件技术设置在计算机的CPU中，可采用天文观测仪器中的现有技术。本专利技术用天文定位分系统替代原有的轴系定位软件分系统，天文定位分系统包括图像处理器，其中设有图像处理软件图像处理软件处理输入的图像，获取目标在图像上的灰度质心位置，背景恒星的灰度质心位置；恒星检索和匹配器中设有恒星检索和匹配软件；定位机构中设有定位软件。恒星检索和匹配软件根据GPS时间和望远镜位置信息检索图像上背景恒星的位置信息，进行实测星图和理论星图的匹配，定位软件根据上述处理结果实时归算目标的空间位置。计算结果通过显示系统显示出来；或存储到主控计算机的存储介质中。使用上述定位系统进行空间目的定位的方法，包括以下工作步骤图象采集分系统按照一定的频率采集空间目标及背景恒星的图像；伺服控制分系统按照一定的频率向计算机提供码盘读数；GPS时间分系统按照一定的频率向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。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。本专利技术提供一种全新的空间目标的精确测定系统，本系统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为各装置组合成本专利技术设备系统的示意图。具体实施例方式实施例1，参照图1空间目标的精确测定系统，包括以下各部分光学成像分系统、图象采集分系统、GPS时间分系统、伺服控制分系统，其特征在于，还设有天文定位分系统，该天文定位分系统包括图像处理器，恒星检索和匹配器，以及定位机构，所述的图象采集分系统和GPS时间分系统的输出接恒星检索和匹配器，图像处理器的输出同时接恒星检索和匹配器，恒星检索和匹配器的输出接定位机构。光学成像分系统包括传统的光学镜头和探测器CCD，CCD安装在光学镜头的焦面上，将收集的光聚集在CCD的靶面上，CCD将接收的光子转换为电子，通过模/数转换为可以量测和处理的灰度图像。图像采集分系统主要包括图像采集卡，控制CCD按照每秒采集5帧图像的频率采集灰度图像，并将采集的图像输入到控制计算机中。伺服控制系统主要包括安装在望远镜上的码盘、驱动步进电机及电机的驱动电路，根据目标运动的规律控制望远镜精密跟踪目标和按照一定的频率向控制计算机提供望远镜位置信息。GPS时间分系统包括GPS接收机，数据输入接口卡；他的功能是按照500赫兹的频率向控制计算机提供协调世界时。天文定位分系统中的图像处理器中设有图像处理软件图像处理软件处理输入的图像，获取目标在图像上的灰度质心位置，背景恒星的灰度质心位置；恒星检索和匹配器中设有恒星检索和匹配软件；定位机构中设有定位软件，定位机构的输出接显示系统，同时接主控计算机的存储介质。恒星检索和匹配软件根据GPS时间和望远镜位置信息检索图像上背景恒星的位置信息，进行实测星图和理论星图的匹配，定位软件根据上述处理结果实时归算目标的空间位置。计算结果通过显示系统显示出来。权利要求1.一种空间目标的精确测定系统，包括以下各部分光学成像分系统、图象采集分系统、GPS时间分系统、伺服控制分系统，其特征在于，还设有天文定位分系统，该天文定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间目标的精确测定系统，包括以下各部分：光学成像分系统、图象采集分系统、ＧＰＳ时间分系统、伺服控制分系统，其特征在于，还设有天文定位分系统，该天文定位分系统包括图像处理器，恒星检索和匹配器，以及定位机构，所述的图象采集分系统和ＧＰＳ时间分系统的输出接恒星检索和匹配器，图像处理器的输出同时接恒星检索和匹配器，恒星检索和匹配器的输出接定位机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓祥，鲁春林，
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：84[中国|南京]