專利名稱：實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法
實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，它能夠根據(jù)給定的天文望遠鏡CCD圖像，及采集圖像所對應(yīng)的時刻及指向，對圖像上的星象進行檢測，從而實時測定天文望遠鏡的指向誤差的方法。
背景技術(shù)：
在科研等許多領(lǐng)域，都需要對空間碎片進行監(jiān)視。天文望遠鏡是空間碎片觀測的手段之一。由于天文望遠鏡在制造、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行指向誤差修正，這樣才能給出空間碎片在觀測時刻時較為準確的測角值。通過空間碎片一系列的測角值，獲得空間碎片的空間位置及其變化，確定空間碎片的運行軌道， 從而獲取空間碎片精確的信息。
為了提高天文望遠鏡對空間碎片的測角精度，通常的手段是在分析天文望遠鏡誤差源的基礎(chǔ)上，給出天文望遠鏡誤差修正模型，通過觀測幾十顆恒星，根據(jù)恒星的理論值和實測值，計算出天文望遠鏡誤差修正模型的系數(shù)，從而對天文望遠鏡的指向誤差進行修正。 這種方法對望遠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)。否則給觀測者帶來很大的不便。發(fā)明內(nèi)容
針對使用CCD的空間碎片測量系統(tǒng)，本發(fā)明提供一種實時測定望遠鏡指向誤差的方法，它能夠根據(jù)采集的CCD圖像，以及圖像對應(yīng)的時刻和指向，實時計算出望遠鏡的指向誤差，修正后的望遠鏡指向精度優(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)方案是一種實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，包括以下幾個工作步驟(1).理論星圖的生成； ⑵.圖像背景估計；(3).圖像的全幀掃描；(4).理論星圖和實測星圖的匹配；(5).天文望遠鏡指向誤差的計算；(6).根據(jù)步驟( 的計算結(jié)果，修正空間碎片的測角值，提高空間碎片的測角精度。
本發(fā)明的方法是在控制天文望遠鏡的計算機系統(tǒng)中，輸入單幀CXD的圖像，依次采用上述五個步驟，最后得到了望遠鏡的指向誤差量，從而修正空間碎片的測角值，提高空間碎片的測角精度。
本發(fā)明所涉及的“控制天文望遠鏡的計算機系統(tǒng)”可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的控制天文望遠鏡的計算機系統(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鏡的計算機系統(tǒng)根據(jù)天文望遠鏡的指向、觀測時刻、望遠鏡的相關(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)和實測星圖匹配時使用。
(2).圖像背景估計根據(jù)CCD圖像的本底、暗場、平場圖像，以及輸入的CCD圖像進行綜合分析，建立輸入 CCD圖像背景估計的數(shù)學模型，以用于輸入CCD圖像的背景估計。
(3).圖像的全幀掃描按照輸入CCD圖像背景的估計結(jié)果，按照給定的圖像分割閾值，對CCD圖像進行全幀掃描，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)果建立實測星圖的匹配庫。
(4).理論星圖和實測星圖的匹配按照給定的匹配門限，對理論星圖庫和實測星圖進行特征匹配，匹配成功的恒星用來計算天文望遠鏡指向誤差的修正量。
(5).天文望遠鏡指向誤差的計算根據(jù)理論星圖和實測星圖的匹配的結(jié)果，依照給定的誤差修正公式，計算望遠鏡指向誤差修正公式的系數(shù)，從而得到望遠鏡指向誤差的修正量。
(6).當要求輸出空間碎片的測角資料時，根據(jù)步驟( 得到的天文望遠鏡指向誤差的計算結(jié)果，對空間碎片的測角資料進行修正，從而獲得空間碎片的高精度的測角資料。
控制天文望遠鏡的計算機系統(tǒng)根據(jù)上述輸入數(shù)據(jù)，實時給出了望遠鏡指向誤差的修正量。計算結(jié)果可以提供給測量系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)使用，可以保證在空間碎片預(yù)報精度誤差較小的前提下，空間碎片出現(xiàn)在觀測視場中心區(qū)域，計算結(jié)果并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲在計算機系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中。
本發(fā)明提供一種實時測定望遠鏡指向誤差的方法，他能夠根據(jù)采集的CXD圖像， 以及圖像對應(yīng)的時刻和指向，實時計算出望遠鏡的指向誤差，修正后的望遠鏡指向精度至少優(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，尤其利于移動式觀測設(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。
具體實施方式
實施例1，實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，參照圖1 ⑴.控制天文望遠鏡的計算機系統(tǒng)根據(jù)天文望遠鏡的指向、觀測時刻、望遠鏡的相關(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)和實測星圖匹配時使用。⑵.根據(jù)CXD圖像的本底、暗場、平場圖像，以及輸入的CCD圖像進行綜合分析，建立輸入CCD圖像背景估計的數(shù)學模型， 以用于輸入CCD圖像的背景估計。⑶.按照輸入CCD圖像背景的估計結(jié)果，按照給定的圖像分割閾值，對CCD圖像進行全幀掃描，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)果建立實測星圖的匹配庫。⑷.按照給定的匹配門限，對理論星圖庫和實測星圖進行特征匹配，匹配成功的恒星用來計算天文望遠鏡指向誤差的修正量。(5).根據(jù)理論星圖和實測星圖的匹配的結(jié)果，依照給定的誤差修正公式，計算望遠鏡指向誤差修正公式的系數(shù)， 從而得到望遠鏡指向誤差的修正量。05).當要求輸出空間碎片的測角資料時，采用望遠鏡指向誤差的計算結(jié)果，對空間碎片的測角資料進行修正，從而獲得空間碎片的高精度的測角資料。
控制天文望遠鏡的計算機系統(tǒng)根據(jù)上述輸入數(shù)據(jù)，實時給出了望遠鏡指向誤差的修正量。計算結(jié)果可以提供給測量系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)使用，可以保證在空間碎片預(yù)報精度誤差較小的前提下，空間碎片出現(xiàn)在觀測視場中心區(qū)域，計算結(jié)果并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲在計算機系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中。
權(quán)利要求
1.一種實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，其特征在于，包括以下幾個工作步驟(1).理論星圖的生成；⑵.圖像背景估計；(3).圖像的全幀掃描；(4).理論星圖和實測星圖的匹配；(5).天文望遠鏡指向誤差的計算；(6).根據(jù)步驟( 的計算結(jié)果，修正空間碎片的測角值，提高空間碎片的測角精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，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鏡的計算機系統(tǒng)根據(jù)天文望遠鏡的指向、觀測時刻、望遠鏡的相關(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)和實測星圖匹配時使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟⑵ 所述的圖像背景估計的具體操作是根據(jù)CCD圖像的本底、暗場、平場圖像，以及輸入的CCD 圖像進行綜合分析，建立輸入CCD圖像背景估計的數(shù)學模型，以用于輸入CCD圖像的背景估計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，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圖像背景的估計結(jié)果，按照給定的圖像分割閾值，對CCD圖像進行全幀掃描，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)果建立實測星圖的匹配庫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟⑷ 所述的理論星圖和實測星圖的匹配的具體操作是按照給定的匹配門限，對理論星圖庫和實測星圖進行特征匹配，匹配成功的恒星用來計算天文望遠鏡指向誤差的修正量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟(5) 所述的天文望遠鏡指向誤差的計算的具體操作是根據(jù)理論星圖和實測星圖的匹配的結(jié)果，依照給定的誤差修正公式，計算望遠鏡指向誤差修正公式的系數(shù)，從而得到望遠鏡指向誤差的修正量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，其特征在于，步驟(6) 所述的修正空間碎片的測角值的具體操作是當要求輸出空間碎片的測角資料時，根據(jù)步驟ω得到的天文望遠鏡指向誤差的計算結(jié)果，對空間碎片的測角資料進行修正，從而獲得空間碎片的高精度的測角資料。
全文摘要
實時測定天文望遠鏡指向誤差的方法，其特征在于，包括以下幾個工作步驟⑴.理論星圖的生成；⑵.圖像背景估計；⑶.圖像的全幀掃描；⑷.理論星圖和實測星圖的匹配；⑸.天文望遠鏡指向誤差的計算；⑹.根據(jù)步驟⑸的計算結(jié)果，修正空間碎片的測角值，提高空間碎片的測角精度。本發(fā)明能夠根據(jù)采集的CCD圖像，以及圖像對應(yīng)的時刻和指向，實時計算出望遠鏡的指向誤差，修正后的望遠鏡指向精度至少優(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，尤其利于移動式觀測設(shè)備的指向修正。
文檔編號G01M11/02GK102494872SQ20111036103
公開日2012年6月13日 申請日期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 申請人:中國科學院紫金山天文臺