天文定位

摘要： 空间碎片问题日益严重,需要对其进行常态化监测。光学观测作为重要的监测手段,需要依靠快速的光学图像处理技术,采用天文定位方法得到空间碎片的赤经赤纬测量信息。星图识别是天文定位的关键步骤,直接影响着图像处理的速度和结果精度。本文提出了一种改进的基于模糊决策的快速星图识别方法,在保持快速处理的情况下提高了星表匹配的准确性。利用新疆南山站25 cm望远镜的图像对该方法进行了测试,取得了良好的效果,证明了算法的有效性和稳定性。

摘要： 针对地基测控网对空间目标在时空覆盖上存在盲区等问题,利用海基单站对空间目标进行光学跟踪定轨,以加强对空间目标的空间感知能力。对实测场景进行仿真并基于实测的测角数据对GEO目标定轨,在短弧段且非连续的观测下,每个目标的定轨残差符合海基光学设备的测量噪声标准。对比仿真定轨的结果,实测残差与仿真残差基本一致,表明在定轨弧段内实测定轨精度约为百米到公里级。验证了在短弧段观测条件下,海基单站对GEO目标定轨的可行性。

摘要： 时间统一作为联合作战的奠基石,发挥着不可或缺的作用。然而当前舰艇时间获取方法存在易受电磁干扰、信号源头不同、保障制度不完善等问题,极易导致舰艇战时无法准确获取时间。提出了基于天体观测的舰艇时间获取方法,并对其可行性进行了分析,通过数学推导,获得时间变化与测者位置、天体高度间的数学模型,继而通过迭代法解算获得精确时间。基于该算法可论证已知任意天体的观测高度,结合已有的位置信息,便可根据数学模型获得世界时。该方法高效且不易受到外界干扰,即便对不同天体测定,时间溯源也唯一,可应用于海军绝大部分作战单元。随着工业化推进,天体观测准确性的提高,将更有助于该方法中时间的精确获取。

摘要： 空间目标的精密定轨需要高精度的天文定位技术,而星图匹配是天文定位的基础。本文针对精密跟踪型望远镜提出一种快速星图匹配算法,它包含优化三角形匹配和序列图像修正两部分。论文主要叙述了该算法原理、流程与实现,并对其速度与精度等方面进行了研究。首先,利用编码器轴系定位划取指向天区的星表数据,经筛选和归算列为导航星表。接着,应用降维查表的方法加速三角形匹配并通过理想坐标底片常数之间的关系校验得出首帧匹配结果。然后,修正算法结合后续各帧中望远镜指向的变化量计算导航星的理想坐标,并应用上一帧的底片常数,匹配观测星和导航星。最后,对底片常数计算得出的导航星和目标定位结果进行统计对比。经实验,计算39组星对时采用快速三角形匹配可以将时间缩短至近1/300;对后续图像(每帧含大约100组匹配星对)使用序列图像修正算法,均可以在0.04 s以内完成匹配;采用快速星图匹配算法获取的匹配星对用于对中高轨激光星定位,其平均误差在0.5″左右。由此可见,快速星图匹配算法充分满足精密跟踪型望远镜天文定位精度高、速度快的要求。

摘要： 为了研究低地球轨道(LEO)卫星对地球静止轨道(GEO)卫星的跟踪定轨能力,文章提出利用LEO星载光学测量技术对GEO卫星进行轨道确定.文章充分考虑光学可视条件与星载相机的观测区域,对LEO卫星跟踪GEO卫星的空间环境以及测量模式进行模拟.利用模拟得到的测角数据采用数值方法对GEO卫星进行定轨并与参考轨道进行重叠对比.通过仿真算例对单圈及多圈跟踪情况下GEO目标定轨精度进行分析,结果表明,在平台轨道误差3m、测量精度5"情况下,随着观测圈数的叠加,GEO卫星的轨道确定精度可由500m量级提升至百米量级.若提升平台精度和测量精度,则轨道确定性可进一步提高.

摘要： 传统天文测量依赖人工选星,自动化程度不高,难以快速选出具有最优几何分布的恒星观测组合,因而存在测量效率低、定位精度易受作业员影响等突出问题.为此,提出一种基于GDOP贡献值递推的自动天文选星算法.首先,构建GDOP贡献值的数学模型,确定递推选星策略,实现自动化选星;其次,利用GDOP值定量评估恒星观测组合的几何分布特性,经可测性分析后编制出具有最优几何分布的观测星表.相比于人工选星,恒星观测组合的GDOP值减小0.025,优化了恒星观测组合的几何分布;每个观测时段测量耗时由29 min减少到12 min,测量效率提高58.6％.所设计的算法性能良好,且可实现自动化,具有较好的应用前景.

摘要： 光学天文大地测量技术是大地测量技术的重要组成部分,在早期的天文大地控制网建立、高精度垂线偏差测量、惯性导航设备标校、大尺度工程测量以及军事测绘保障等领域都发挥着重要作用.本文回顾了光学天文大地测量仪器的发展历程,分析了目前主流观测仪器的现状及其特点,比较了不同观测仪器之间的优劣;总结了光学天文大地测量理论及其发展,介绍了最新的矢量天文定位理论及任意星定向理论等,阐述了理论进步对技术发展的重要性;列举了光学天文大地测量技术在大地水准面模型验证、大尺度工程测量、地震等自然灾害预报、地球自转参数监测与预报领域的成功应用,强调其在国家基础测绘领域的重要性,并对其发展趋势作了展望.

摘要： 为了提高天基光学传感器观测空间目标的定位精度,基于天文定位原理,提出了一种天基空间目标双星立体天文定位方法.首先,根据光学载荷固有参数,分析了空间目标在光学传感器上成像特性,选择阈值质心法精确提取目标在二维像平面上位置.接着,基于目标到观测传感器全链路坐标投影变换关系,建立了地球惯性坐标系下目标的观测矢量模型.然后,结合最小二乘法准则,建立了双星立体天文几何定位模型,完成空间目标从二维图像信息到三维空间信息的投影变换.最后,搭建地面实验生成了含空间目标的星空图像,并完成了定位算法验证和误差仿真分析.实验结果表明:当定位模型中没有误差时,定位精度可达10-5 m;当同时存在卫星位置误差、卫星姿态误差、卫星轨道误差、相机安装误差和图像处理误差时,定位误差分布为均值为零,标准差为114.62 m的高斯分布,基本满足定位需求.本文的研究工作可为天基空间目标的高精度检测定位提供参考.

摘要： 针对天文定位数据处理在面临粗差时精度和可靠性较低的问题,本文引入抗差估计的思想,探讨了抗差估计理论在天文定位中的应用,分析了抗差估计模型对于不同量级数据误差的抵抗能力,并对常见的Huber方案、IGG方案和IGGⅢ方案等3种等价权方案的抗差估计效果进行了对比分析.结合实测数据,对抗差天文定位模型的解算效果进行了验证.结果表明,其精度较传统方法提高了40％左右.该方法的使用,对提高天文测量数据解算成果质量具有一定的应用价值.

摘要： 为降低海上能见度条件对天文定位的限制,开展能见度对天体观测高度的影响研究.通过数学推导得出能见度小于理论视距时观测高度的修正计算式;在此基础上,考虑地面折光差的影响,提出观测高度的实际修正计算式并将其编制成方便查算的表格.能见度引起的观测高度修正量与观测者眼高和海上能见距离两种因素有关,随观测者眼高的增高而增大,随海上能见距离的增大而减小.将研究结论应用到海上太阳高度的实测中,结果表明:该方法能提高能见度小于理论视距时天体高度观测的准确性,可为不同能见度条件下的天体观测高度修正提供定量依据.

摘要： 本文就非线性信号模型卡尔曼滤波理论在天文定位计算上的应用进行了较为深入地探讨,通过对单一天体的大量观测数据的卡尔曼滤波计算,可以实现持续的、较高精度的天文导航定位.本文从天文定位的状态方程、量测方程的确定及线性化、误差的确定、模型和防发散措施等几个方面进行了具体的阐述.

摘要： 该文分析了国内外天文定位技术研制、应用状况以及面临的挑战。以现代电子信息战需求为背景，结合国外最新发展理论和趋势，阐述了中国现代天文定位技术“十五”及2020年发展战略和目标，提出了有待解决的关键技术。

摘要： 目前，卡尔曼滤波技术在舰船综合导航中已得到了广泛的应用，但由于技术上的原因，其在天文定位系统中未得到有效的开发。该文对Sage—Husa自适应卡尔曼滤波器应用于天文定位计算的问题进行了研究，建立了舰船动态系统模型，并经过太阳移线定位的模拟实验，验证了该模型的准确性与Sage—Husa自适应卡尔曼滤波器应用于天文定位计算的有效性。

摘要： 天文计算通常要进行复杂的查表计算,作者根据《天体高度方位表》和大圆航法的原理,进行了大量的理论计算,结合GPS导航仪的实际应用经验,提出了利用GPS导航仪代替《天体高度方位表》计算天体高度和方位的方法,提高了天文计算的速度和精度,具有很强的实际应用价值.

摘要： 天体高度的观测训练，是提高海运院校船舶驾驶专业学员天文定位实用技能的重要途径，因而成为海上实习的主要内容之一。该文首先分析了现行实习组织方法的弊端，提出了改进的必要性；其次笔者研制“观测天体高度训练自动化装置”的体会，着重阐述了用计算机语言合成技术解决此问题的具体方法；最后根据样机的制作和海上实验，证明了该文所述技术和方法的可靠性、经济性及实用性。对于提高天文航海海上实习效率具有重要的作用，同时对推广语音合成技术也具有参考价格。

摘要： 本文在总结我国天文导航发展历史的基础上,讨论了我国天文导航今后的发展战略和需要解决的诸如:水平基准,星敏感器等关键技术问题.

摘要： 本文在总结我国天文导航发展历史的基础上,讨论了我国天文导航今后的发展战略和需要解决的诸如:水平基准,星敏感器等关键技术问题.

摘要： 本文在总结我国天文导航发展历史的基础上,讨论了我国天文导航今后的发展战略和需要解决的诸如:水平基准,星敏感器等关键技术问题.

摘要： 本文在总结我国天文导航发展历史的基础上,讨论了我国天文导航今后的发展战略和需要解决的诸如:水平基准,星敏感器等关键技术问题.

摘要： 本文在总结我国天文导航发展历史的基础上,讨论了我国天文导航今后的发展战略和需要解决的诸如:水平基准,星敏感器等关键技术问题.

摘要： 本发明公开了一种面向中心指向搜索的高效天文定位方法，能够实现针对未知中心指向的观测图像的目标高精度、快速、可靠的天文定位。本发明的技术方案包括如下步骤：设置全天域搜索的中心指向经纬度序列，基于图像像素分辨率的初始约束，利用图像目标和恒星目标组成的三角形进行逐一匹配，根据目标匹配数量和占比，设置合理门限得到至少三组成功匹配的恒星目标。利用多组成功匹配的恒星目标，构建天文定位的观测方程，基于最小二乘求解天文定位参数，并统计残差，选择残差最小的中心指向对应的天文定位参数作为最优化天文定位参数，利用最优化天文定位参数求解得到图像中心指向和图像目标的天文定位经纬度结果，实现面向中心指向搜索的天文定位。

摘要： 本发明公开了一种无需高度角观测的舰船天文定位方法：步骤A，建立天文定位坐标；步骤B，基于天文三角形导出舰船天文定位方法初步公式；步骤C，由矢量变换和坐标变换导出舰船天文定位新方法数学模型公式；步骤D，数值迭代求解舰船天文定位方法数学模型公式，获得观测时刻舰船的经纬度。本发明利用罗经代替六分仪来对天体进行观测。通过在同一时间获知三颗天体的方位角来取代传统的基于天体高度角观测的天文定位原理，无需用六分仪同时观测水天线和天体，在夜晚，天体可见、水天线不可见的情况下，依旧可以观测天体来确定舰船位置。从而克服了以往舰船天文定位优先使用时段问题，可用于夜间舰船定位使用，更好地保障舰船安全作业。

摘要： 本发明公开了一种基于指向误差自动测定的空间碎片实时天文定位方法，包括：恒星及空间碎片星象；恒星检索；理论星图生成；实测星图生成；理论星图及实测星图匹配；指向及像面旋转测定；底片模型优选；空间碎片天文定位。本发明能够根据观测视场大小自动优选底片模型，按照图像上给定时间和图像中心指向，自动测定图像中心指向及像面旋转角，实现恒星理论坐标和实测坐标的自动匹配，从而实现空间碎片的实时天文定位。

摘要： 本发明公开了一种基于指向误差自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法，包括：恒星及空间碎片星象；恒星检索；理论星图生成；实测星图生成；理论星图及实测星图匹配；指向及像面旋转测定；底片模型优选；测光模型计算；空间碎片天文定位及测光。本发明能够根据观测视场大小自动优选底片模型，按照图像上给定时间和图像中心指向，自动测定图像中心指向及像面旋转角，实现恒星理论坐标和实测坐标的自动匹配，实现图像上恒星灰度和和其理论星等的自动匹配，从而实现空间碎片的实时天文定位及测光。

摘要： 本发明公开了一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法，包括：理论星图生成；恒星及空间碎片星象；实测星图生成；理论星图及实测星图匹配；指向及像面旋转测定；恒星检索；底片模型优选；测光模型计算；空间碎片天文定位和测光。本发明能够根据观测视场大小自动优选底片模型，按照图像上给定时间，自动测定图像中心指向及像面旋转角，实现恒星理论坐标和实测坐标的自动匹配，实现图像上恒星灰度值和其理论星等的自动匹配，从而实现空间碎片的实时天文定位及测光。

摘要： 本发明提供一种基于CCD观测数据批处理的天文定位方法及系统，基于CCD图像同一区域内的星体几何扭曲误差相同，通过批量观测数据估计并消除观测望远镜视场内各区域的几何扭曲误差，实现对目标星体的连续高精度天文定位；实现过程包括采用大窗口一维中值滤波制作平场图像，抑制天光背景；基于参考星表，对批量同天区的观测数据采用四常数底片模型估计观测望远镜的几何扭曲，实现提取高精度的天文定位结果。本发明从星表理论误差、望远镜几何扭曲、度量测量误差三个方面，对批量FITS图像中目标星的位置进行整体结算，不仅能够批量解算目标星的位置，而且能够减小几何扭曲的误差，提升天文定位精度。

摘要： 本发明公开了一种高速目标天文定位方法，利用观测相机在凝视成像模式下拍摄一系列星图，通过星点提取和星图匹配，计算相机的姿态矩阵，再结合目标在相机探测器平面上的坐标位置，解算目标的天球坐标。通过任务前校准，标定观测相机光学系统畸变、光度以及安装矩阵；采用全区曝光模式对高速目标检测；调整观测相机姿态，以保证高速目标处于视场中心区域；分区曝光设置确保恒星和目标具有高质心提取精度；观测相机天文定姿；最后采用天文定位基本方程解算观测目标的天球坐标。本发明规避了不同运动模式的恒星和高速目标在像面上划线弥散，观测相机可以实现同一时刻高速目标监视、天文定姿和高速目标的天文定位功能。

摘要： 本发明提供一种适用于近地目标高精度天文定位的观测方法，包括：根据待测目标的星历跟踪待测目标；驱动高速CMOS相机以短曝光时间连续采集N帧图像作为一组短曝光图像序列并寄存；将每一组短曝光图像序列叠加为长曝光图像，同时提取中心时刻的参考短曝光图像，将两者作为一组匹配图像；在每一组匹配图像中，从参考短曝光图像中挑选至少3个恒星为参考星，对长曝光图像中的待测目标的星象进行相对测量。本方法的方法只需改变图像采集方式得到长曝光图像和参考短曝光图像组成的匹配图像，即可实现对近地目标的连续跟踪和高精度天文定位，该方法不但适用于静止目标，也同时适用于其它轨道类型的目标，且不需要额外的机械结构进而成本较低。

摘要： 本发明提供一种空间目标的天文定位及自动跟踪方法、系统及电子设备。该方法包括：获取空间目标的天文图像并对天文图像进行预处理；以及将预处理后的天文图像输入至经训练的基于卫星激光测距SLR的空间目标天文定位及自动跟踪模型中，得到空间目标天文定位及自动跟踪模型输出的空间目标的实时位置信息，空间目标天文定位跟踪模型用于通过提取图像质心和预定的底片模型来确定空间目标的位置信息，并基于位置信息实时生成空间目标的位置修正信息以修正空间目标的位置信息，基于修正后的空间目标的实时位置信息来实现对空间目标自动跟踪，其中，通过对天文图像进行背景阈值计算、目标检测和/或星图匹配来生成空间目标的位置修正信息。

摘要： 本实用新型公开了一种光学镜头以及天文定位摄影装置，光学镜头包括折返镜头组和透镜镜头组。折反射镜头组包括沿光入射方向依次设置的折射镜头、折反射镜头以及反射镜头，折反射镜头靠近反射镜头的一端端面中部具有一反射区域，其于部分均为透射区域；透镜镜头组配置于经折反射镜头反射的光线的路径上，透镜镜头组包括同光轴设置的凸透镜和凹透镜；入射光线自折射镜头射入，穿过折反射镜头的透射区域后经反射镜头反射至折反射镜头的反射区域，再经反射区域反射后进入透镜镜头组。本实用新型的光学镜头，通过将折射式摄影装置和反射式摄影装置的光路设计相结合，满足全帧衍射极限的同时，又能增大焦距和视场，使像高达到全画幅。