天文大气折射改正模型比较分析

天文大气折射一直是影响天文测量精度的主要因素之一,针对光学天文测量中大气折射的问题,主要介绍、归纳了几种在处理天文大气折射改正中常用的模型,并比较分析了标准大气条件下不同模型的改正效果,为天文大气折射模型改正的进一步研究提供基础。结果表明:在天顶距不大于60°的情况下,不同方法之间差异性很小,但随着天顶距的增大,不同方法的差异增大。对于高精度天文测量,需要寻求一种精度高、实用性强的处理方法对天文大气折射的影响进行改正和计算。      

一种无需水平信息的测月天文定向方法

目前,高性能相机正在逐步代替人眼实现天文观测.本文基于鱼眼相机对月球进行跟踪成像观测,通过得到的月球图像数据和相机参数,可得到月球在相机坐标系下的位置序列,通过测站坐标和计时器记录的时间数据,可得到月球在地平坐标系下的位置序列,进而实现测月天文定向.该方法不需要相机的水平信息,利用相机和计时器即可完成定向,且内符合定向精度随时间递增,一定程度上减少了误差来源,降低了设备复杂度.     

一种基于水天线观测的舰船姿态确定算法

利用鱼眼相机对水天线成像实现舰船姿态解算,为海上天文导航提供水平基准。引入两个欧拉角作为姿态参数,提出一种基于高度角约束的水天线拟合算法,推导了详细的公式。采用实测水天线数据对该算法与基于半视场角约束的水天线拟合算法比较分析,结果表明该算法可有效解算舰船姿态,此外,其对参数初值要求更低,且在参数解算内符合精度和鲁棒性上均有所提升。     

基于残差统计特性的中国区域格网电离层GIVE算法优化

北斗星基增强(BDSBAS)系统播发格网电离层改正数和格网电离层完好性参数GIVE,用以提升GNSS系统的服务精度并实现区域电离层活动完好性监视,以满足精密进近(GLS PA)需求.本文在实现BDSBAS格网电离层粗差剔除与改正数计算的基础上,提出了一种电离层完好性参数GIVE的优化方法,进而评估了BDSBAS格网电离层的应用精度.BDSBA S格网电离层格网点延迟估计采用平面拟合算法计算,异常数据剔除采用稳健的中值容错算法,GIVE的估计考虑了电离层残差分布的偏度与峰度统计特性,能够实现对电离层异常活动的及时响应.2020年1月实测数据分析结果表明,BDSBAS格网电离层修正精度(RMSE)为2～3 TECU,改正百分比达到75％ ～79％,GIVE包络率优于99.9％.修正格网电离层后可提升GPS定位精度20％ ～40％.     

超大视场测月天文定向方法

利用超大视场相机测月成像实现了天文定向,推导了详细的计算公式。通过实测检验了定向方法的可靠性,跟踪拍摄15 min,内符合精度优于±7.5",外符合精度约为±20"。基于相机成像的天文定向方法改变了利用经纬仪人眼照准的传统模式,一定程度上降低了对作业员的技能要求,且超大视场相机能对月球进行连续跟踪拍摄,无须复杂的伺服控制装置。由于月球上也有重力场,月球上观测地球也有地相变化,后期如能实现定向装置的自动安平,本方法同样适用于月球车对地球成像实现天文定向。     

一种能适应月相变化的月球图像中心提取算法

月球是夜间最亮的天体,测月导航可在云雾天气下有效弥补传统天文导航在夜间只能观测恒星的不足,扩大天文导航的可用范围。为实现测月导航,提出了一种能适应不同月相变化的月球敏感器图像月球中心提取算法。利用Sobel-Zernike矩算子对图像进行边缘检测,利用基于圆形性检测的搜索算法筛选月球边缘点并以此提取月球中心。经半物理仿真实验解算,该算法能够针对不同月相图像有效提取月球中心,中心提取的内符合平均精度为0.16像素,外符合平均精度为2.86″。由于在月球上观测地球也有"地相"变化,该算法同样适用于月球车地球敏感器图像中心提取。