专利名称：地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法
技术领域：
本发明涉及ー种天文观测技术领域，特别涉及一种地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法。
背景技术：
科学技术及世界范围内国家间的竞争实质上是资源的竞争，资源的外延无限扩展，现在己由地面、空中进而发展到宇宙空间。随着人类对空间技术开发利用的规模不断扩大，空间日益成为军事、政治斗争的主要焦点，维护国家安全的“战略高地”。而空间监视预警能力、空间部署能力和空间攻防能力是衡量ー个国家空间作战能力的三个标准，其中，空间目标的探测与监测将发挥基础性和关键性的作用。 自20世纪60年代以来，地基空间目标探测系统一直是世界各国重点发展的航天测控系统之一。与雷达探测系统相比，光学探测系统具有測量精度高、直观性强、技术成熟、投资成本低、能够对空间目标进行有效搜索和跟踪等优点，而且采用光学定位空间目标的方法作为ー种被动、无源的探測手段在战时不会受到严重影响，这ー特点具有极高的军事应用价值。照相定位法在天文学上的应用是现代天文史上的划时代事件，也是普遍使用的空间目标定位方法，它需要长时间的绘图与測量，而且专业性较强。与照相底片相比，采用CCD器件具有更多的优势，尤其是具有电子增强功能的CCD，量子效率更高，CCD可以在短时间内观测到较暗的星像；(XD器件线性动态范围比照相底片高两个数量级，使亮、暗星的星等差更大；減少了照相观测中多级參考星的使用次数；另外，采用CCD器件无需冲洗和測量，可以方便地读取原始图像数据并进行处理，实时性強。
发明内容
本发明提供了一种地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法，该方法通过采用电子增强型CCD为探测器件，可根据背景恒星的信息通过星图识别的方式对未知空间目标进行快速測量定位。本发明解决技术问题所采用的技术方案如下步骤ー采集望远镜当前的编码器和时统信息，利用天文定位三角形和已知测站的天文坐标，计算望远镜视轴在天球坐标系中的指向；步骤ニ 依据望远镜的视轴指向和视场大�。谛潜碇刑崛∈又嶂赶蚋浇烨牡己叫牵菪嵌越蔷嗍侗鹛卣鞴菇ň植刻烨奶卣魇菘猓徊街枞毒蹬纳愕亩嘀×枷窬芰坷奂雍豌兄荡恚谰菘占淠勘暧牒阈潜尘暗脑硕卣鳎痘竦娇占淠勘辏徊街杷牟杉毒蹬纳愕陌粗占淠勘昙昂阈潜尘暗氖凳蓖枷瘢崛⊥枷裰刑卣髁浚岷暇植刻烨奶卣魇菘猓ü植啃峭际侗鸱椒ㄊ侗鹜枷裰械男窍竦悖徊街栉褰⑼枷裰械男窍竦阌胄潜碇械己叫堑亩杂叵岛螅拚杂Φ己叫谴有潜碇械谋曜祭轿恢玫绞游恢茫徊街枇菘占淠勘暧胍咽侗鸬男窍竦阍谕毒党上衲Ｐ椭械慕蔷嗥ヅ洌⒉⑶蠼夥匠套椋玫娇占淠勘甑奈恢米�。本发明的有益效果是1.根据目标与恒星的运动特征，能够快速捕获目标；2.嵌入局部星图识别算法，虽然增加了方法的复杂度，但是采用局部星图识别，能够明显提高识别速度，实现对未知空间目标的实时定位；3.通过多星定位未知空间目标，不受望远镜轴系误差的影响；4.定位过程中，数据无需在各坐标系之间进行转换，減少计算过程带来的误差，提 高了定位精度；5.存在多个星像点被识别时，采用最小二乗法，提高了空间目标的定位精度。
图1为天文定位三角形示意图。图2为天文定位原理示意图。图3为恒星由标准历元平位置向视位置的转换。图4为两颗星确定空间目标位直不意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进ー步详细说明。地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法，该方法包括如下步骤步骤ー采集望远镜当前的编码器和时统信息，已知测站的天文坐标，利用天文定位三角形计算望远镜视轴在时角坐标系中的指向，进而得到视轴在天球坐标系中的指向；图1所示为天文定位三角形，0为测站，Z为天顶，P为北天扱，O为视轴在天球坐标系中的指向，已知测站天文纬度A由定位三角形可得地平式光电望远镜视轴指向的时角t、赤纬5，三个公式是为了判断时角t的象限。
cos5 sin / = - sin 4 cos h■I cos 5 -cos/ = sin h cos …―sin cp cos A. cos Asin 5 - sin cp sin E + cos <p cos E ■ cos A其中，A、E——望远镜的方位角、高低角编码器，此处方位角以北点起算；(P——测站的天文纬度； t、S——光轴指向的时角、视赤纬；时角与测站天文经度、视赤经之间的关系如下/ =ベ,+(/.)-§")(1 +パ)vX-aS0-世界时零点时的真恒星时；
u——民用时化恒星时系数，为0. 00273791 ；D——北京标准时(h，m, s)；入——测站的天文经度；a——视轴指向的视赤经。假设望远镜编码器的误差可忽略不计，经过上述公式计算，可得望远镜视轴指向的赤经和赤纟韦(a、S )。步骤ニ 为加快导航星的检索速度，依据望远镜的视轴指向和采集视场大小，在星表中提取视轴指向附近天区的导航星，考虑到各种不确定度，扩大望远镜的视场所能覆盖的天区范围，根据星对角距识别特征构建局部天区的特征数据库；得到望远镜视轴的指向(a、S )后，就能够将局部星图识别捜索的范围限定在某个局部天区，根据视轴指向和视场大�。崛⌒潜碇械牡己叫牵菇ň植刻卣骺�。考虑到各种误差的影响，采用拓宽视场的方法，即扩大天区的范围，提取更大天区内的导航星，构建局部天区的特征库。具体做法如下将星表中的导航星按赤纬8由小到大升序排列，建立导航星赤纬8与导航星序号之间的映射关系H(X)。为加快对导航星的检索速度，遍历每一颗导航星，记录与之星角距在1. 4倍视场大小内的导航星星号，组成邻星序列A ;同吋，记录该颗导航星的邻星序列在A中的起始和结束地址，组成邻星索引序列B。以视轴指向作为输入，代入映射关系式H(X)，用其定位与视轴指向距离最近的导航星，通过查询序列A和序列B，检索出导航星附近的邻星，与导航星一并记入序列C，运用下式计算序列C中各星之间的星角距，构成局部识别特征库。
权利要求
1.地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤一采集望远镜当前的编码器和时统信息，利用天文定位三角形和已知测站的天文坐标，计算望远镜视轴在天球坐标系中的指向；步骤二 依据望远镜的视轴指向和视场大�。谛潜碇刑崛∈又嶂赶蚋浇烨牡己叫牵菪嵌越蔷嗍侗鹛卣鞴菇ň植刻烨奶卣魇菘猓徊街枞毒蹬纳愕亩嘀×枷窬芰坷奂雍豌兄荡恚谰菘占淠勘暧牒阈潜尘暗脑硕卣鳎痘竦娇占淠勘辏徊街杷牟杉毒蹬纳愕陌粗占淠勘昙昂阈潜尘暗氖凳蓖枷瘢崛⊥枷裰刑卣髁浚岷暇植刻烨奶卣魇菘猓ü植啃峭际侗鸱椒ㄊ侗鹜枷裰械男窍竦悖徊街栉褰⑼枷裰械男窍竦阌胄潜碇械己叫堑亩杂叵岛螅拚杂Φ己叫谴有潜碇械谋曜祭轿恢玫绞游恢茫徊街枇菘占淠勘暧胍咽侗鸬男窍竦阍谕毒党上衲Ｐ椭械慕蔷嗥ヅ洌⒉⑶蠼夥匠套椋玫娇占淠勘甑奈恢米�。
2.如权利要求1所述的地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法，其特征在于， 所述局部星图识别方法包括如下步骤已知望远镜所在测站的天文坐标，采集望远镜的编码器角度值和时统信息，计算当前时刻望远镜视轴在天球坐标系中的指向，从星表中提取视轴指向附近天区的导航星，构建局部特征库，并以此为依据识别实时图像中的星像点。
全文摘要
地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法涉及一种天文观测技术领域，该方法可根据背景恒星的信息通过星图识别的方式对未知空间目标进行快速测量定位。该方法包括如下步骤计算望远镜视轴指向；构建局部特征库；未知空间目标的确定及捕获；局部星图识别；修正恒星位置；定位空间目标。本发明能够快速捕获目标；嵌入局部星图识别算法，采用局部星图识别，能够明显提高识别速度，实现对未知空间目标的实时定位；通过多星定位未知空间目标，不受望远镜轴系误差的影响；数据无需在各坐标系之间进行转换，提高了定位精度；存在多个星像点被识别时，采用最小二乘法，提高了空间目标的定位精度。
文档编号G01C21/02GK103017762SQ20121056277
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者张磊, 梁国龙, 郭敬明 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
