[发明专利]基于CCD相机不同曝光时间交替的空间碎片观测方法

权利要求书

1.一种基于CCD相机不同曝光时间交替的空间碎片观测方法，其特征在于，所述观测方法包括以下步骤：

S1：采用CCD相机按照预先设置第一曝光时长和第二曝光时长交替采集(2n+1)帧指定区域的包括空间碎片和背景恒星的图像，其中，采用第一曝光时长采集奇数帧图像，采用第二曝光时长采集偶数帧图像，第一曝光时长小于第二曝光时长；所述n为大于等于3的正整数；

S2：对图像背景进行估计；

S3：根据图像背景的估计结果，对每帧图像进行全帧扫描，计算得到每帧图像上所有星像的二维平面坐标(x,y)，其中，设图像的左上角为坐标原点(0，0)，图像右侧为x轴增加方向，图像下侧为y轴增加方向，x为图像中星象所在位置在x轴方向上与坐标原点的距离，y为图像中星象所在位置在y轴方向上与坐标原点的距离；

S4：结合奇数帧图像上所有星象的二维平面坐标(x,y)，计算得到(n+1)个奇数帧底片常数模型系数；

S5：基于连续(n+1)个奇数帧图像，根据预设的检测方法以检测得到所有奇数帧图像所包含的低中高轨道空间碎片；

S6：基于n个连续偶数帧图像，根据预设的检测方法以检测得到所有偶数帧图像所包含的中高轨道空间碎片；

S7：基于奇数帧和偶数帧图像的空间碎片检测结果，结合预先设定的门限计算得到已检测到的所述指定区域上的所有空间碎片，判断观测模式是否为搜索模式，如果是搜索模式，进入步骤S8，否则进入步骤S10；

S8：在搜索模式下，利用多点平差方法，结合所有奇数帧图像的空间碎片检测结果获取奇数帧图像所包含的每个低中高轨道空间碎片在每张奇数帧图像上多点平差后的坐标信息；

S9：在搜索模式下，利用多点平差方法，结合所有偶数帧图像的空间碎片检测结果获取偶数帧图像所包含的每个中高轨道空间碎片在每张偶数帧图像上多点平差后的坐标信息；

S10：结合每幅奇数帧图像所包含的低中高轨道空间碎片的坐标信息和对应的奇数帧底片常数模型系数，完成奇数帧图像中空间碎片的天文定位；

S11：结合每幅偶数帧图像上空间碎片的坐标信息和相邻两幅奇数帧底片常数模型系数，完成偶数帧图像中空间碎片的天文定位；

步骤S8中，所述在搜索模式下，利用多点平差方法，结合所有奇数帧图像的空间碎片检测结果获取奇数帧图像上每个空间碎片的坐标信息包括以下步骤：

设第i奇数帧中空间碎片个数为k_2i-1，获取每个空间碎片的实测坐标信息其中t_2i-1为第i奇数帧对应的观测时刻，j＝1,2,…,k_2i-1，i＝1,2,…,n+1；

根据公式采用最小二乘方法，计算得到系数a₀、b₀、a₁、b₁、a₂、b₂的值，继而获取奇数帧图像上每个空间碎片多点平差后的拟合坐标信息

步骤S9中，所述在搜索模式下，利用多点平差方法，结合所有偶数帧图像的空间碎片检测结果获取偶数帧图像上每个空间碎片的坐标信息包括以下步骤：

设第m偶数帧中空间碎片个数为k_2m，获取每个空间碎片的实测坐标信息其中t_2m为第m偶数帧对应的观测时刻，h＝1,2,…,k_2m，m＝1,2,…,n；

根据公式采用最小二乘方法，计算得到系数a₀、b₀、a₁、b₁、a₂、b₂的值，继而获取偶数帧图像上每个空间碎片多点平差后的拟合坐标信息

步骤S10中，所述结合每幅奇数帧图像所包含的低中高轨道空间碎片的坐标信息和对应的奇数帧底片常数模型系数，完成奇数帧图像中空间碎片的天文定位包括以下步骤：

如果是观测模式为跟踪模式，利用第i奇数帧底片常数模型系数以及第i奇数帧中空间碎片的实测坐标信息完成奇数帧中空间碎片天文定位；

如果观测模式为搜索模式，利用第i奇数帧底片常数模型系数，以及第i奇数帧中空间碎片多点平差后的拟合坐标信息完成奇数帧中空间碎片天文定位；

步骤S11中，所述结合每幅偶数帧图像上空间碎片的坐标信息和相邻两幅奇数帧底片常数模型系数，完成偶数帧图像中空间碎片的天文定位包括以下步骤：

如果是观测模式为跟踪模式，利用第2m-1及2m+1奇数帧底片常数模型系数以及第2m偶数数帧中空间碎片的实测坐标信息完成偶数帧图像中空间碎片的天文定位；

如果观测模式为搜索模式，利用第2m-1及2m+1奇数帧底片常数模型系数以及第2m偶数数帧中空间碎片多点平差后的拟合坐标信息完成偶数帧图像中空间碎片的天文定位。