人卫观测中拖长星像的中心定位

提出应用于人造卫星观测中确定拖长星像中心的平均几何中心法 ,介绍了该方法的基本原理与实现步骤。将中值滤波应用于CCD数据的预处理并收到较好的效果。利用实际观测资料初步验证了平均几何中心法 ,结果表明 ,与通常采用的重心法相比 ,此方法对人卫观测中的拖长星像进行中心定位的精度较高。     

用列阵器件测量星像位置的精度估计

当用CCD和Reticon等列阵器件观测恒星时,可利用每个象素的光度读数提供的信息,求出星像的光度重心作为星像的中心。本文应用概率与数理统计知识阐述了重心法测量星像位置时的精度估计,得出测量的精度与星像的象素的总光度读数的平方根成反比的结论。     

基于几何扭曲模型的CCD图像扭曲校正残差及分析

在已知图像几何扭曲模型的基础上,对2013年2月5日使用云南天文台2.4 m望远镜观测近地小行星(99942)Apophis资料中的58幅CCD图像进行了几何扭曲校正,并对校正后的图像测出的星像位置进行了几何扭曲残差分析。结果发现,星像位置X、Y两个方向的几何扭曲残差约在±0.02 pixel内。为了探究影响几何扭曲残差大小的因素,设计了仿真实验。将模拟星像函数经过设定的扭曲函数模型添加几何扭曲,得到受扭曲的星像函数,并对扭曲前后的星像进行几何扭曲残差分析。结果显示,星像的半峰全宽(FWHM)越大,几何扭曲模型的扭曲变化越快,几何扭曲残差越大。     

利用子午仪光子计数观测资料计算星像直径

对于一颗在大气外层不可分辨的恒星,当其光线通过地球大气层后,恒星的星像光度呈高斯分布;而子午仪光子计数观测记录下与其星像光度相关的轮廓曲线。采用模拟光子计数观测方法,求得恒星星像直径的经验公式。利用恒星的子午仪光子计数观测资料,使用最小二乘估计方法,并考虑到模拟计算星像直径的经验关系式,可以求出恒星子午仪光子计数观测的实测直径。用该方法对一组星的观测资料,求出其平均星像直径为3″.2。     

星像抖动随不同天顶距的变化

本文给出了一种研究星像抖动随天顶距变化的观测和归算方法——分组观测与分组二元线性迴归方法。这种方法既在一定程度上考虑到了星像抖动随时间的变化,又认为由于大气层结分布几何状况的相对稳定,它所造成的抖动随天顶距变化的规律亦是相对稳定的。由于这种方法比以往人们所常用的方法要合理些,因而将对于星像抖动量归一化到天顶以及大气湍流结构之研究等工作有所帮助。最后,我们用这种方法分析了滇西宾川选址所得到的星像拖影资料。     

星像抖动随天顶距的变化

本文给出了一种研究星像抖动随天顶距变化的观测和归算方法——分组观测与分组二元线性回归方法。这种方法既在一定程度上考虑到星像抖动随时间的变化,又认为由于大气层结分布几何状况的相对稳定,它所造成的抖动随天顶距变化规律亦是相对稳定的。所以这种方法比以往人们所常用的方法要合理些,从而将对于星像抖动量归一化到天顶以及大气湍流结构之研究等工作有所帮助。最后,用这种方法我们分析了滇西宾川选址过程中所得到的拖影资料。     

望远镜几何扭曲实测方法仿真研究

精确求解望远镜几何扭曲效应,有利于提高望远镜的天体测量定位精度,这对天文学的诸多学科具有十分重要的意义.为此,前人发展了一种针对密集星场抖动观测并针对观测底片迭代求解几何扭曲的自校准方法,取得了较好的效果.但是,先前的工作并未对星场的密集程度或抖动方式做进一步要求,而是经验地选择较为密集的星场和较多的抖动次数进行观测.这些经验的观测方式固然能够较好地给出几何扭曲,但有时会占用较多的望远镜观测时间导致效率较低.首先介绍了上述求解望远镜几何扭曲的一般方法;通过仿真模拟,对上述方法的有效性做评估,同时对该方法要求的星场密度和抖动次数等条件做进一步优化;最后,针对实际应用中几何扭曲改正后的定位精度与视场参考星数量的关系也做了进一步的仿真和分析.     

基于BATC 1999-2008十年观测值班记录的兴隆天气情况统计

基于BATC巡天组近十年的观测值班记录,统计了兴隆观测站可观测时间随月份的变化,结果表明平均每年大约有195个可观测夜(约1986小时),其中大约有87个观测夜(约918小时)用来巡天,约有18个观测夜用来测光.另外还统计了兴隆观测站施密特望远镜十年来北极天区的观测图像中星像的半高全宽(FWHM)随月份的变化,结果表明一年内平均星像的半高全宽约为2.3像元(老CCD)或2.2像元(新CCD).一般来说,夏季的星像要好于冬季,这与刘颖(Liu)等人2003年[1]的结果基本一致.     

机器视觉高斯拟合法自动导星定心系统设计

丽江2.4m光学望远镜自动导星系统升级改造需要计算CCD图像中实际星像中心的位置,在现有导星定心算法的基础上,利用机器视觉Canny边缘检测和椭圆拟合的方法识别星像轮廓,然后对星像直接二维高斯拟合,计算星像中心位置.研究了导星算法中涉及的天光背景参数、星像轮廓识别所需阈值、星像拟合边界参数的整定方法,总结出有效的自动导星定心方法,并开发了基于Linux平台的高速自动导星定心系统软件.软件对星像的高斯拟合结果与IRAF软件高斯拟合结果一致;同一天区相邻时间图像中星像中心偏移量计算结果也表明算法的有效性.     

对英仙座变光变色天体——“bN?”的观测

我们重订了“bN?”天体绕星星云的亮度和颜色,表明它大概为反射星云;估计了光电测光时,云对中心星测量值的影响,结果表明影响很小,平均小于0~m.01。在用施密特镜观测时,我们同时用双筒镜拍摄了天体的底片(拍摄时左右镜筒露光中间时刻基本相同,但长短不同),并比较了它们的星像和复制放大像,考察了在我们使用的望远镜上有关的照相效应;最后补充列出了此天体在1978年10月的紫外照相星等。     

用α—修正平均平滑月掩星观测资料

因为短的积分时间（0^s.001）和月球附近很强的背景光这度，月掩星观测资料通常需要进行某种处理以除去噪声，而α-彩好的消除噪声能力，可以用来平滑月掩星观测资料，很少甚至完全不影响掩星的衍射图象。本文介绍了α-修正平均方法并指出对α=0，ι=9的α-修下平均是对月掩星观测资料的最佳滤波器。     

天体测量定位问题的最大相关估计

探讨星像的定位问题,提出一种用于实测资料分析与处理的最大相关估计方法。通过理论分析和模拟计算均表明,采用此方法后,定位精度和可处理的极限星等较之传统定位估计都大为提高。对上千颗星观测资料的处理结果也显示,最大相关处理所获得的单星精度要比中数法提高0．045”,同时本方法还大大提高了对极低信噪比观测资料的处理能力。     

子午光子计数观测资料的处理方法

陕西天文台光电中星仪所获光子计数观测资料,用九点最小二乘平滑的办法来预处理,用权函数与观测量卷积办法定出中天时刻的估计量。在星像轮廓函数及噪声分布函数均已知的条件下,得到中天时刻的最佳无偏估计。对一组星观测资料,用最佳无偏估计方法得到其测时平均内部精度为5ms。     

基于优先策略的动态选星算法

论述了LAMOST巡天观测战略系统(SSS)中观测策略的实现方法选星算法问题．以国外SDSS望远镜为例介绍了静态选星算法，分析了其不足之处，并结合LAMOST望远镜的特点，提出了一种新的选星算法-“动态选星”算法．动态选星算法基于优先策略原理，可以在满足覆盖完备性的基础上，优化观测效率，并能方便地兼顾观测条件的约束．给出了算法的原理和框架描述，并针对算法进行了模拟计算，证明了算法的有效性．另外需要指出的是动态选星算法不仅适用于LAMOST，它可以普遍地应用于多目标光纤望远镜的巡天选星．     

上海天文台GPS掩星技术研究现状

简要地介绍了GPS／LEO卫星无线电掩星技术的基本原理、意义以及国际上的最近动态，列举了几个主要的LEO卫星计划；重点分析了GPS掩星探测地球大气技术中需要注意的若干问题，并推出可能采取的改进方案和相应的技术路线。上海天台在GPS／LEO空基气象学中已经成功地提出：通过通约LEO／GPS轨道方法，实现掩星地面观测点控制的新思路。作为一个应用实例，针对东中国海洋上空大气状况对中国东部经济发达的地区特别是上海地区的天气有着重要影响的背景，提出利用通约LEO／GPS卫星可对该地区大气实施监控。为了充分利用GPS／LEO掩星观测资源，上海天台开展了振幅反演的计算方法研究；提出了在振幅反演中存在着无线电信号几何衰减和物理衰减两种不同的衰减机制，并考虑了它们的数学模型以及对反演结果的影响。简要地叙述了掩星质量因子的定义和计算方法。作为国内天地球动力学研究中心，上海天台将与国内外一些合作单位考虑建立GPS／LEO掩星技术观测处理的软件系统。作为空基GPS气象学的推广，还考虑进行山基和飞机载掩星观测实验，论证用这些方法监测局部大气剖面的可行性以及它们在国民经济和科学研究上的作用。     

基于能量集中度的广角望远镜自动调焦快速清晰度评价算法

地基广角相机阵由36个广角相机拼接组成,主要观测目标为光学瞬变源,具有超大视场、高时间采样率、实时数据处理的技术特点。实时自动调焦对于系统自动化观测与提高科学产出至关重要。自动调焦的核心目标为提高图像的能量集中度,目前常用评价指标如星像50%能量半径、点扩散函数的半高全宽均存在计算量过大的问题。基于地基广角相机阵调焦过程中星像中心区域能量变化大、星像总流量及分布范围基本不变这一点,提出了通过统计中心区域流量占星像总流量百分比的快速清晰度评价算法,并对两个流量孔径展开详细研究。进一步对算法中流量计算方法进行简化,细化了背景取值、选星标准、选星数目等对算法有影响的参数,最终确立了一套适用于地基广角相机阵系统实时自动调焦的清晰度评价算法。算法结果准确,单图运算时间在0.1 s左右,满足系统快速自动调焦的需求。     

CHAMP观测资料的振幅反演初步结果

在几何光学和薄相位屏的假设下，给出GPS／LEO无线电掩星反演地球大气技术中振幅反演的计算方法．从产生接收信号振幅变化的机制出发，提出产生信号振幅变化的几何衰减和物理衰减两个不同的源．利用CHAMP卫星观测资料的个例，用观测信噪比序列进行了大气弯曲角、大气折射率、压力、温度剖面的反演；并与相位反演结果进行比较和讨论．     

ePSF拟合法与Gaussian拟合法的比较

为了解决哈勃空间望远镜的图像欠采样问题,美国学者Anderson和King提出了精确测量星像位置和通量的有效点扩散函数(ePSF—effective point-spread function)拟合法。然而,他们却不加比较地将其应用于地面CCD图像中星像的位置高精度测量。因此,我们试图将ePSF拟合法与经典的高斯函数(Gaussian)拟合法作比较研究。调用CFITSIO库生成模拟的背景图像,并应用不同参数条件下的星像轮廓模型产生非欠采样的星像。最后,分别采用ePSF拟合法与Gaussian拟合法对这些星像进行拟合,并对它们的拟合精度进行比较。实验结果表明,在非欠采样的图像中这两种算法对星像位置的测量几乎是等精度的。     

CCD联合平差方法及其初步实例检验

在常规照相天体测量工作中，对暗天体的定位是采用逐级定标星过渡的方法实现的。由于星表系统差和局部差的存在，最终定位结果可能包含难以把握的误差积累。在CCD小视场观测情况下时常难以找到足够数量的定标星。鉴于此，推导了CCD观测联合平差方法的严格矢量表达式，以期通过共同星的过渡，实现大天区统一平差。原理上此方法可实现相对于河外天体的定位，以削弱星表系统差和局部差对定位结果的影响。讨论了CCD联合平差方法实现中的问题，包括底片常数模型选择、切点位置改正、共同星的较差改正和法方程解算方法等，并分析了具体的处理措施。用实例初步检验了CCD联合平差方法的效果，表明通过对多张CCD观测的联合平差，可以削弱单张CCD观测参考星数目过少、单张CCD观测参考星分布不均、个别参考星存在位置偏差和局部区域参考星存在系统性位置偏差等不利因素对归算结果的影响，进而达到扩大视场和提高归算精度的目的。     

两种快速星像匹配算法的比较

星像的位置和亮度等信息对天文研究和空间导航具有基础意义。人们常常需要快速匹配从密集星场CCD图像中提取的信息来获取与星表中对应的信息(如位置、光度等),因此开发出了多种星像匹配算法。重点比较了两种最新的星像匹配算法:i)基于向量的方法;ii)基于径向和环向特征的方法。通过对云南天文台1m望远镜观测的CCD图像进行实际匹配,结果表明基于向量的方法更优,它是一种快速的、接近常数时间的匹配算法。