專利名稱：實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法
實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，它能夠根據(jù)給定的天文望遠(yuǎn)鏡CCD圖像，及采集圖像所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻及指向，對(duì)圖像上的星象進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡的指向誤差的方法。
背景技術(shù)：
在科研等許多領(lǐng)域，都需要對(duì)空間碎片進(jìn)行監(jiān)視。天文望遠(yuǎn)鏡是空間碎片觀測(cè)的手段之一。由于天文望遠(yuǎn)鏡在制造、裝調(diào)及安裝等過程中存在一系列的誤差，所以在使用之前必須進(jìn)行指向誤差修正，這樣才能給出空間碎片在觀測(cè)時(shí)刻時(shí)較為準(zhǔn)確的測(cè)角值。通過空間碎片一系列的測(cè)角值，獲得空間碎片的空間位置及其變化，確定空間碎片的運(yùn)行軌道， 從而獲取空間碎片精確的信息。
為了提高天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)空間碎片的測(cè)角精度，通常的手段是在分析天文望遠(yuǎn)鏡誤差源的基礎(chǔ)上，給出天文望遠(yuǎn)鏡誤差修正模型，通過觀測(cè)幾十顆恒星，根據(jù)恒星的理論值和實(shí)測(cè)值，計(jì)算出天文望遠(yuǎn)鏡誤差修正模型的系數(shù)，從而對(duì)天文望遠(yuǎn)鏡的指向誤差進(jìn)行修正。 這種方法對(duì)望遠(yuǎn)鏡的指向有一定的要求修正前的指向誤差不能太大(小于2角分)。否則給觀測(cè)者帶來很大的不便。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)使用CCD的空間碎片測(cè)量系統(tǒng)，本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)測(cè)定望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，它能夠根據(jù)采集的CCD圖像，以及圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻和指向，實(shí)時(shí)計(jì)算出望遠(yuǎn)鏡的指向誤差，修正后的望遠(yuǎn)鏡指向精度優(yōu)于CXD圖像像元分辨率的一半。
完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是一種實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，包括以下幾個(gè)工作步驟(1).理論星圖的生成； ⑵.圖像背景估計(jì)；(3).圖像的全幀掃描；(4).理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配；(5).天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算；(6).根據(jù)步驟( 的計(jì)算結(jié)果，修正空間碎片的測(cè)角值，提高空間碎片的測(cè)角精度。
本發(fā)明的方法是在控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，輸入單幀CXD的圖像，依次采用上述五個(gè)步驟，最后得到了望遠(yuǎn)鏡的指向誤差量，從而修正空間碎片的測(cè)角值，提高空間碎片的測(cè)角精度。
本發(fā)明所涉及的“控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
更優(yōu)化和更具體描述以上各步驟如下 (1).理論星圖的生成控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)天文望遠(yuǎn)鏡的指向、觀測(cè)時(shí)刻、望遠(yuǎn)鏡的相關(guān)信息、 理論星圖的約束條件，生成理論星圖的匹配庫，供理論系統(tǒng)和實(shí)測(cè)星圖匹配時(shí)使用。
(2).圖像背景估計(jì)根據(jù)CCD圖像的本底、暗場(chǎng)、平場(chǎng)圖像，以及輸入的CCD圖像進(jìn)行綜合分析，建立輸入 CCD圖像背景估計(jì)的數(shù)學(xué)模型，以用于輸入CCD圖像的背景估計(jì)。
(3).圖像的全幀掃描按照輸入CCD圖像背景的估計(jì)結(jié)果，按照給定的圖像分割閾值，對(duì)CCD圖像進(jìn)行全幀掃描，給出CCD圖像的上所有星象的掃描結(jié)果，根據(jù)此掃描結(jié)果建立實(shí)測(cè)星圖的匹配庫。
(4).理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配按照給定的匹配門限，對(duì)理論星圖庫和實(shí)測(cè)星圖進(jìn)行特征匹配，匹配成功的恒星用來計(jì)算天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。
(5).天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算根據(jù)理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配的結(jié)果，依照給定的誤差修正公式，計(jì)算望遠(yuǎn)鏡指向誤差修正公式的系數(shù)，從而得到望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。
(6).當(dāng)要求輸出空間碎片的測(cè)角資料時(shí)，根據(jù)步驟( 得到的天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算結(jié)果，對(duì)空間碎片的測(cè)角資料進(jìn)行修正，從而獲得空間碎片的高精度的測(cè)角資料。
控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)上述輸入數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)給出了望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。計(jì)算結(jié)果可以提供給測(cè)量系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)使用，可以保證在空間碎片預(yù)報(bào)精度誤差較小的前提下，空間碎片出現(xiàn)在觀測(cè)視場(chǎng)中心區(qū)域，計(jì)算結(jié)果并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)測(cè)定望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，他能夠根據(jù)采集的CXD圖像， 以及圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻和指向，實(shí)時(shí)計(jì)算出望遠(yuǎn)鏡的指向誤差，修正后的望遠(yuǎn)鏡指向精度至少優(yōu)于CCD圖像像元分辨率的一半。該方法的實(shí)際處理效果好，能夠廣泛地應(yīng)用到科研、以及工程領(lǐng)域中，尤其利于移動(dòng)式觀測(cè)設(shè)備的指向修正。


圖1為各裝置組合成本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，參照?qǐng)D1 ⑴.控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)天文望遠(yuǎn)鏡的指向、觀測(cè)時(shí)刻、望遠(yuǎn)鏡的相關(guān)信息、理論星圖的約束條件， 生成理論星圖的匹配庫，供理論系統(tǒng)和實(shí)測(cè)星圖匹配時(shí)使用。⑵.根據(jù)CXD圖像的本底、暗場(chǎng)、平場(chǎng)圖像，以及輸入的CCD圖像進(jìn)行綜合分析，建立輸入CCD圖像背景估計(jì)的數(shù)學(xué)模型， 以用于輸入CCD圖像的背景估計(jì)。⑶.按照輸入CCD圖像背景的估計(jì)結(jié)果，按照給定的圖像分割閾值，對(duì)CCD圖像進(jìn)行全幀掃描，給出CCD圖像的上所有星象的掃描結(jié)果，根據(jù)此掃描結(jié)果建立實(shí)測(cè)星圖的匹配庫。⑷.按照給定的匹配門限，對(duì)理論星圖庫和實(shí)測(cè)星圖進(jìn)行特征匹配，匹配成功的恒星用來計(jì)算天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。(5).根據(jù)理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配的結(jié)果，依照給定的誤差修正公式，計(jì)算望遠(yuǎn)鏡指向誤差修正公式的系數(shù)， 從而得到望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。05).當(dāng)要求輸出空間碎片的測(cè)角資料時(shí)，采用望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算結(jié)果，對(duì)空間碎片的測(cè)角資料進(jìn)行修正，從而獲得空間碎片的高精度的測(cè)角資料。
控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)上述輸入數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)給出了望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。計(jì)算結(jié)果可以提供給測(cè)量系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)使用，可以保證在空間碎片預(yù)報(bào)精度誤差較小的前提下，空間碎片出現(xiàn)在觀測(cè)視場(chǎng)中心區(qū)域，計(jì)算結(jié)果并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)工作步驟(1).理論星圖的生成；⑵.圖像背景估計(jì)；(3).圖像的全幀掃描；(4).理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配；(5).天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算；(6).根據(jù)步驟( 的計(jì)算結(jié)果，修正空間碎片的測(cè)角值，提高空間碎片的測(cè)角精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟⑴ 所述的理論星圖的生成的具體操作是控制天文望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)天文望遠(yuǎn)鏡的指向、觀測(cè)時(shí)刻、望遠(yuǎn)鏡的相關(guān)信息、理論星圖的約束條件，生成理論星圖的匹配庫，供理論系統(tǒng)和實(shí)測(cè)星圖匹配時(shí)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟⑵ 所述的圖像背景估計(jì)的具體操作是根據(jù)CCD圖像的本底、暗場(chǎng)、平場(chǎng)圖像，以及輸入的CCD 圖像進(jìn)行綜合分析，建立輸入CCD圖像背景估計(jì)的數(shù)學(xué)模型，以用于輸入CCD圖像的背景估計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟⑶ 所述的圖像的全幀掃描的具體操作是按照輸入CCD圖像背景的估計(jì)結(jié)果，按照給定的圖像分割閾值，對(duì)CCD圖像進(jìn)行全幀掃描，給出CCD圖像的上所有星象的掃描結(jié)果，根據(jù)此掃描結(jié)果建立實(shí)測(cè)星圖的匹配庫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟⑷ 所述的理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配的具體操作是按照給定的匹配門限，對(duì)理論星圖庫和實(shí)測(cè)星圖進(jìn)行特征匹配，匹配成功的恒星用來計(jì)算天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟(5) 所述的天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算的具體操作是根據(jù)理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配的結(jié)果，依照給定的誤差修正公式，計(jì)算望遠(yuǎn)鏡指向誤差修正公式的系數(shù)，從而得到望遠(yuǎn)鏡指向誤差的修正量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟(6) 所述的修正空間碎片的測(cè)角值的具體操作是當(dāng)要求輸出空間碎片的測(cè)角資料時(shí)，根據(jù)步驟ω得到的天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算結(jié)果，對(duì)空間碎片的測(cè)角資料進(jìn)行修正，從而獲得空間碎片的高精度的測(cè)角資料。
全文摘要
實(shí)時(shí)測(cè)定天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)工作步驟⑴.理論星圖的生成；⑵.圖像背景估計(jì)；⑶.圖像的全幀掃描；⑷.理論星圖和實(shí)測(cè)星圖的匹配；⑸.天文望遠(yuǎn)鏡指向誤差的計(jì)算；⑹.根據(jù)步驟⑸的計(jì)算結(jié)果，修正空間碎片的測(cè)角值，提高空間碎片的測(cè)角精度。本發(fā)明能夠根據(jù)采集的CCD圖像，以及圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻和指向，實(shí)時(shí)計(jì)算出望遠(yuǎn)鏡的指向誤差，修正后的望遠(yuǎn)鏡指向精度至少優(yōu)于CCD圖像像元分辨率的一半。該方法的實(shí)際處理效果好，能夠廣泛地應(yīng)用到科研、以及工程領(lǐng)域中，尤其利于移動(dòng)式觀測(cè)設(shè)備的指向修正。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102494872SQ20111036103
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者張曉祥, 高昕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)