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实时测定天文望远镜指向误差的方法

阅读：317发布：2020-05-14

专利汇可以提供实时测定天文望远镜指向误差的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且实时测定天文望远镜指向误差的方法，其特征在于，包括以下几个工作步骤：⑴.理论星图的生成；⑵.图像背景估计；⑶.图像的全帧扫描；⑷.理论星图和实测星图的匹配；⑸.天文望远镜指向误差的计算；⑹.根据步骤⑸的计算结果，修正空间碎片的测角值，提高空间碎片的测角精度。本发明能够根据采集的CCD图像，以及图像对应的时刻和指向，实时计算出望远镜的指向误差，修正后的望远镜指向精度至少优于CCD图像像元分辨率的一半。该方法的实际处理效果好，能够广泛地应用到科研、以及工程领域中，尤其利于移动式观测设备的指向修正。，下面是实时测定天文望远镜指向误差的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种实时测定天文望远镜指向误差的方法，其特征在于，包括以下几个工作步骤：
⑴.理论星图的生成；
⑵.图像背景估计；
⑶.图像的全帧扫描；
⑷.理论星图和实测星图的匹配；
⑸. 天文望远镜指向误差的计算；
⑹.根据步骤⑸的计算结果，修正空间碎片的测角值，提高空间碎片的测角精度；
步骤⑴所述的理论星图的生成的具体操作是：控制天文望远镜的计算机系统根据天文望远镜的指向、观测时刻、望远镜的相关信息、理论星图的约束条件，生成理论星图的匹配库，供理论系统和实测星图匹配时使用；
步骤⑵所述的图像背景估计的具体操作是：根据CCD图像的本底、暗场、平场图像，以及输入的CCD图像进行综合分析，建立输入CCD图像背景估计的数学模型，以用于输入CCD图像的背景估计；
步骤⑶所述的图像的全帧扫描的具体操作是：按照输入CCD图像背景的估计结果，按照给定的图像分割阈值，对CCD图像进行全帧扫描，给出CCD图像的上所有星象的扫描结果，根据此扫描结果建立实测星图的匹配库；
步骤⑷所述的理论星图和实测星图的匹配的具体操作是：按照给定的匹配门限，对理论星图库和实测星图进行特征匹配，匹配成功的恒星用来计算天文望远镜指向误差的修正量；
步骤⑸所述的天文望远镜指向误差的计算的具体操作是：根据理论星图和实测星图的匹配的结果，依照给定的误差修正公式，计算望远镜指向误差修正公式的系数，从而得到望远镜指向误差的修正量；
步骤⑹所述的修正空间碎片的测角值的具体操作是：当要求输出空间碎片的测角资料时，根据步骤⑸得到的天文望远镜指向误差的计算结果，对空间碎片的测角资料进行修正，从而获得空间碎片的高精度的测角资料。

说明书全文

实时测定天文望远镜指向误差的方法

技术领域

[0001] 本发明是一种实时测定天文望远镜指向误差的方法，它能够根据给定的天文望远镜CCD图像，及采集图像所对应的时刻及指向，对图像上的星象进行检测，从而实时测定天文望远镜的指向误差的方法。

背景技术

[0002] 在科研等许多领域，都需要对空间碎片进行监视。天文望远镜是空间碎片观测的手段之一。由于天文望远镜在制造、装调及安装等过程中存在一系列的误差，所以在使用之前必须进行指向误差修正，这样才能给出空间碎片在观测时刻时较为准确的测角值。通过空间碎片一系列的测角值，获得空间碎片的空间位置及其变化，确定空间碎片的运行轨道，从而获取空间碎片精确的信息。

[0003] 为了提高天文望远镜对空间碎片的测角精度，通常的手段是在分析天文望远镜误差源的基础上，给出天文望远镜误差修正模型，通过观测几十颗恒星，根据恒星的理论值和实测值，计算出天文望远镜误差修正模型的系数，从而对天文望远镜的指向误差进行修正。这种方法对望远镜的指向有一定的要求：修正前的指向误差不能太大（小于2角分）。否则给观测者带来很大的不便。

发明内容

[0004] 针对使用CCD的空间碎片测量系统，本发明提供一种实时测定望远镜指向误差的方法，它能够根据采集的CCD图像，以及图像对应的时刻和指向，实时计算出望远镜的指向误差，修正后的望远镜指向精度优于CCD图像像元分辨率的一半。

[0005] 完成上述发明任务的技术方案是：一种实时测定天文望远镜指向误差的方法，包括以下几个工作步骤：

[0006] ⑴.理论星图的生成；

[0007] ⑵.图像背景估计；

[0008] ⑶.图像的全帧扫描；

[0009] ⑷.理论星图和实测星图的匹配；

[0010] ⑸. 天文望远镜指向误差的计算；

[0011] ⑹.根据步骤⑸的计算结果，修正空间碎片的测角值，提高空间碎片的测角精度。

[0012] 本发明的方法是在控制天文望远镜的计算机系统中，输入单帧CCD的图像，依次采用上述五个步骤，最后得到了望远镜的指向误差量，从而修正空间碎片的测角值，提高空间碎片的测角精度。

[0013] 本发明所涉及的“控制天文望远镜的计算机系统”可以采用现有技术中的控制天文望远镜的计算机系统。

[0014] 更优化和更具体描述以上各步骤如下：

[0015] ⑴.理论星图的生成：

[0016] 控制天文望远镜的计算机系统根据天文望远镜的指向、观测时刻、望远镜的相关信息、理论星图的约束条件，生成理论星图的匹配库，供理论系统和实测星图匹配时使用。

[0017] ⑵.图像背景估计：

[0018] 根据CCD图像的本底、暗场、平场图像，以及输入的CCD图像进行综合分析，建立输入CCD图像背景估计的数学模型，以用于输入CCD图像的背景估计。

[0019] ⑶.图像的全帧扫描：

[0020] 按照输入CCD图像背景的估计结果，按照给定的图像分割阈值，对CCD图像进行全帧扫描，给出CCD图像的上所有星象的扫描结果，根据此扫描结果建立实测星图的匹配库。

[0021] ⑷.理论星图和实测星图的匹配：

[0022] 按照给定的匹配门限，对理论星图库和实测星图进行特征匹配，匹配成功的恒星用来计算天文望远镜指向误差的修正量。

[0023] ⑸.天文望远镜指向误差的计算：

[0024] 根据理论星图和实测星图的匹配的结果，依照给定的误差修正公式，计算望远镜指向误差修正公式的系数，从而得到望远镜指向误差的修正量。

[0025] ⑹.当要求输出空间碎片的测角资料时，根据步骤⑸得到的天文望远镜指向误差的计算结果，对空间碎片的测角资料进行修正，从而获得空间碎片的高精度的测角资料。

[0026] 控制天文望远镜的计算机系统根据上述输入数据，实时给出了望远镜指向误差的修正量。计算结果可以提供给测量系统的跟踪系统使用，可以保证在空间碎片预报精度误差较小的前提下，空间碎片出现在观测视场中心区域，计算结果并可以通过显示系统显示出来，以及存储在计算机系统的存储介质中。

[0027] 本发明提供一种实时测定望远镜指向误差的方法，他能够根据采集的CCD图像，以及图像对应的时刻和指向，实时计算出望远镜的指向误差，修正后的望远镜指向精度至少优于CCD图像像元分辨率的一半。该方法的实际处理效果好，能够广泛地应用到科研、以及工程领域中，尤其利于移动式观测设备的指向修正。附图说明

[0028] 图1为各装置组合成本发明系统的示意图。

具体实施方式

[0029] 实施例1，实时测定天文望远镜指向误差的方法，参照图1：⑴.控制天文望远镜的计算机系统根据天文望远镜的指向、观测时刻、望远镜的相关信息、理论星图的约束条件，生成理论星图的匹配库，供理论系统和实测星图匹配时使用。⑵.根据CCD图像的本底、暗场、平场图像，以及输入的CCD图像进行综合分析，建立输入CCD图像背景估计的数学模型，以用于输入CCD图像的背景估计。⑶.按照输入CCD图像背景的估计结果，按照给定的图像分割阈值，对CCD图像进行全帧扫描，给出CCD图像的上所有星象的扫描结果，根据此扫描结果建立实测星图的匹配库。⑷.按照给定的匹配门限，对理论星图库和实测星图进行特征匹配，匹配成功的恒星用来计算天文望远镜指向误差的修正量。⑸.根据理论星图和实测星图的匹配的结果，依照给定的误差修正公式，计算望远镜指向误差修正公式的系数，从而得到望远镜指向误差的修正量。⑹.当要求输出空间碎片的测角资料时，采用望远镜指向误差的计算结果，对空间碎片的测角资料进行修正，从而获得空间碎片的高精度的测角资料。

[0030] 控制天文望远镜的计算机系统根据上述输入数据，实时给出了望远镜指向误差的修正量。计算结果可以提供给测量系统的跟踪系统使用，可以保证在空间碎片预报精度误差较小的前提下，空间碎片出现在观测视场中心区域，计算结果并可以通过显示系统显示出来，以及存储在计算机系统的存储介质中。

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