[发明专利]地基光电望远镜的空间目标快速捕获定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一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一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，光学探测系统具有测量精度高、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一种被动、无源的探测手段在战时不会受到严重影响，这一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测量，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；CCD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；减少了照相观测中多级参考星的使用次数；另外，采用CCD器件无需冲洗和测量，可以方便地读取原始图像数据并进行处理，实时性强。

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测量定位。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

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小，在星表中提取视轴指向附近天区的导航星，根据星对角距识别特征构建局部天区的特征数据库；

步骤三： 望远镜拍摄的多帧连续图像经过能量累加和阈值处理，依据空间目标与恒星背景的运动特征，捕获到空间目标；

步骤四： 采集望远镜拍摄的包含未知空间目标及恒星背景的实时图像，提取图像中特征量，结合局部天区的特征数据库，通过局部星图识别方法识别图像中的星像点；

步骤五： 建立图像中的星像点与星表中导航星的对应关系后，修正对应导航星从星表中的标准历元平位置到视位置；

步骤六： 根据空间目标与已识别的星像点在望远镜成像模型中的角距匹配，建立并求解方程组，得到空间目标的位置坐标。

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，减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，采用最小二乘法，提高了空间目标的定位精度。

附图说明

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置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

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：

步骤一： 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，O为测站，Z为天顶，P为北天极，σ为视轴在天球坐标系中的指向，已知测站天文纬度，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δ，三个公式是为了判断时角t的象限。

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；

——测站的天文纬度；

t、δ——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：