分离式靶标摄影测量在LAMOST中的应用

为了获取LAMOST焦面板上光纤的零位位置,提出了一种基于分离式标准靶标的高精度摄影测量方法。首先,根据Tsai摄像机标定参数模型介绍了CCD相机的标定原理。然后介绍了用光重心算法求取靶标发光点像面坐标及通过球面三角公式计算靶标发光点物面坐标。接着,利用最小二乘法导出了含标定参数的方程组。最后,介绍了标准靶标的放置方法以及提高光纤位置测量精度的靶标取法。实验结果表明:CCD相机的标定残差平均值为8.8μm;标定残差的标准差为5.3μm。测量方法简单易行,通过仔细分析,找出了残差偏大的原因,对后续进一步测量实验有重要指导意义。     

低纬子午环视频CCD的读数精度和大气抖动的影响

本文采用实测数据,估算了视频CCD的读数精度,指出仅一幅图像的量度坐标,精度是比较低的,采用测定“镜铜弯曲”新方法,并且采用多幅图像,达到了检测光轴指向变化的预期要求。文中还根据不同天顶距处观测图像中大气抖动影响的测定值,模拟了大气抖动影响的量级和随天顶距变化的规律。     

低纬子午环视频CCD的读数精度和大气抖动的影响

本文采用实测数据 ,估算了视频CCD的读数精度 ,指出仅一幅图像的量度坐标 ,精度是比较低的 ,采用测定“镜筒弯曲”新方法 ,并且采用多幅图像 ,达到了检测光轴指向变化的预期要求。文中还根据不同天顶距处观测图像中大气抖动影响的测定值 ,摸拟了大气抖动影响的量级和随天顶距变化的规律     

全天相机在多设备巡天中的应用

天文观测站夜天空星像星等信息和天区分布信息可用于指导多设备巡天观测.建立全天相机监测系统(Monitoring all-sky system)对本地天区夜天空实时监测,获取的监测图像需要有效的方法进行处理以提取全天图像星像信息.由于全天图像视场大和高阶扭曲的影响,采用天顶等距投影与多项式函数组合的方法计算图像的底片常数.天文定位的均方根残差约为0.15个像素.通过对图像中亮星部分测光得到的星等差,改正大气消光误差.最后使用HEALPix (Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelation)方法实现天区划分和每个天区可观测极限星等值的存储.     

基于虚拟相机的天线俯仰轴形变快速高精度测量方法研究

长期的磨损和扭转会使天线俯仰轴结构发生小尺度形变.实现这一形变的快速高精度测量,对于大口径全可动天线指向精度修正和俯仰轴健康监测具有非常重要的价值.搭建了单相机测量系统,建立了一种虚拟相机数学模型,将结构变形转为空间变换进行求解,从而提出了一种俯仰轴形变快速测量方法.实验结果表明,该方法的平移分量综合精度可达0.282...     

地平式望远镜AGU标校模型与仿真试验

地平式望远镜中自动导星单元(Automatic Guiding Unit,AGU)用于导引主视场观测恒星,其视场仅约1'.控制软件需要控制AGU在二维运动,确保选择的参考星能够进入AGU视场;并且当参考星离开原来位置时能够给出偏差值以修正望远镜指向,从而实现主视场对恒星的凝视观测.基于球面投影坐标系分别为AGU的中心指向和像场旋转建立齐次方程修正模型,使得AGU可以按照赤道坐标指向恒星,并且当恒星偏离时能够给出误差值.     

测定天文大气折射和建立电磁波折射延迟实测模型(Ⅴ)-视天顶距测定值的取得

简述了测定瞬时大气折射值以及建立电磁波折射延迟改正模型时,对视天顶距测定值的精度要求和消除系统误差的必要性;根据新的仪器误差理论,文章采取与国外高精度测量仪器的误差测量方法相对比的方式,介绍了专用测量仪器的各种主要误差的测定方法及其所能达到的精度;还介绍了在不同方位的观测时,视频CCD图像中星像的分布情况。     

利用GNSS测量射电望远镜参考点的仿真分析

高精度测量射电望远镜参考点和轴线偏差等参数,对建立天线指向模型和本地连接参数、提高测站坐标精度等具有重要意义。为完成新建射电望远镜参考点初始参考值的快速测定,根据望远镜的旋转模型,结合常规静态归心测量方法和随机动态测量方法,提出了一种利用GNSS天线代替测量靶标实现望远镜参考点测量的方法。通过仿真分析验证了该方法的合理性和有效性,并分析了数据点个数和数据点测量精度对天线参考点和轴线偏差解算精度的影响。     

南京大学65cm反射式望远镜CCD相机的性能研究

2021年6月,使用南京大学本科实验教学的65 cm反射式望远镜系统,对其后端的电荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD)的性能采用圆顶平场法进行了实际测定,得到了CCD相机的快门函数;同时用平场序列曝光,检测了CCD相机的线性。CCD相机的读出值从0到61 900模数转换单位(Analog-Digital Unit, ADU)非线性小于1%,同时CCD相机的増益为1.02e^-/adu,读出噪音为13e^-。但对于恒星这样的点光源的观测,当像元的数值高于38 000 adu时产生溢出。因此,在使用本CCD相机做点光源观测研究时,需要选择恰当的曝光时间,避免星像溢出。实际天文观测中,利用此研究得到的快门函数可以对观测图像进行校准,有效提高测光精度。     

基于声表面波技术的高精度时间间隔测量方法系统误差研究

提出了一种新的高精度时间间隔测量方法,单次测量可以达到亚皮秒(rms1 ps)量级测量精度。简单介绍了这种基于声表面波技术的高精度时间间隔测量方法原理与系统组成,阐述了影响系统测量精度的主要因素,分为系统误差和随机误差。针对系统误差进行详细分析,给出其对测量精度的影响范围。通过理论分析,得到决定系统误差大小的重要参数,从而合理设计参数来降低系统误差对测量精度的影响。     

基于单目视觉的天线副面并联调整机构相对位姿测量方法

为测量天线副面并联调整机构的相对位姿,研究了一种基于单目视觉的位姿测量系统.采用光源照射固定于动平台上的合作目标,结合滤光片等控制手段,利用单目相机采集非共面特征点的图像,获得高对比度的准理想图像.经过图像处理和平方加权质心法,提取出特征点的图像坐标,使用EPnP (Efficient Perspective-n-Point)算法进行位姿解算,最终可以得到并联调整机构的相对位姿测量方法.最后通过实验进行了精度验证,结果表明平移精度为0.1 mm,旋转精度为0.05°,满足了实验要求,为并联机构的位姿检测提供了可行性思路.     

基于WCS的FITS图像天球定位综述及通用可视化研究

求取FITS(Flexible Image Transport System)文件头中以键/值对形式记录的坐标参数是FITS图像在天球参考系中定位的关键,研究坐标参数求解的一般过程具有重要意义.通过结合观测相机相关参数、天文照相图片识别算法以及WCS(World Coordinate System)理论能够有效实现坐标参数的求解,其中,CCD参数可确定图像对应天区在星表中的坐标范围,从而与星表结合可构建区域星表;天文照相图片识别完成了图像与区域星表间的匹配,得到一定数量恒星的CCD平面坐标与其天球坐标的对应表;WCS根据球面到平面不同投影方式建立两个坐标系之间的传递函数,选择其中一种并代入对应表中数据,解算函数的转换参数从而确定图像像素及其对应的天球坐标.FITS图像作为天文领域科学数据传输与分析的主流数据格式,仅限于在专业天文软件中进行查看、编辑及分析,在天文科普教育中存在局限性.因此,研究一种通用的图像可视化方法意义非凡.通过对FITS与PNG或JPEG图像进行格式转换,以AVM(Astronomy Visualization Metadata)的形式将FITS文件头中的坐标参数转换为元数据并添加到PNG或JPEG的文件头中,能够满足天文爱好者在非天文软件平台下查看及分析天文图像的一般需求.整体设计流程通过java编程实现并通过SExtractor、虚拟天文台可视化工具WWT、图片查看器等软件进行了相关测试.     

基于有效点扩散函数的高精度测光

介绍了利用有效点扩散函数拟合方法得到CCD图像中恒星仪器星等的过程。对国家天文台1 m望远镜观测的16幅CCD图像进行实际测量,结果表明:亮星的内部测量平均精度为0.015 mag,最高精度可达0.001 5 mag,而暗星则达到0.043 mag。与Gauss拟合测光方法相比平均精度提高了3倍多,精度标准偏差是0.005,说明该测量方法比较稳定,是一种更优的测光方法。     

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。     

关于地平式反射望远镜的CCD平场(英文)

现有标准设计的反光望远镜在拍摄CCD平场时,绝大多数都受残留散射光的影响.但是赤道式与地平式反光镜所受影响是不同的.在赤道式上做时间序列较差测光时,只要待测星永远位于CCD的固定像元上,不太准确的CCD平场也能得到高精度的测光结果.当需要0.1%～0.3%精度的平场时,则可以采用夜天平场.地平式的特点是,它的CCD相机必须置于旋转器上,在跟踪天体时不停地旋转,以抵消地球自转的影响.上述用于赤道式的方法失效,因此,在CCD平场时,消除散射光的影响比赤道式更为重要.一个典型的地平式反光镜的例子是NAOC兴隆天文台的EOS 1米镜.虽然该台已附加了防散射光的装置,但是对所有B、V、R、I滤光片,在不同旋转器位置拍摄的CCD平场,仍然有2%～3%的差别(主要是梯度).该文给出了改进的建议,必须满足下面两个条件:Cij=C(r);旋转器的中心与反光镜的光学中心重合.此问题的解决对所有地平式反光望远镜都有普遍意义.     

实用恒星参考系统

本文介绍了一个新的星场参考星快速检索系统,利用它可以快速得到星场星的标准坐标和球面坐标,同时生存作星图的数据文件,以供恒星证认使用。此系统能满足照相和CCD等天体测量工作的需要。特别是对于各种空间飞行器的天文实时定位能提供一个精确而快速的参考坐标系统。     

1.2米地平式望远镜指向模型的研究 (1.全天指向模型的建立)

介绍了云南天文台1.2米地平式望远镜用于天文观测和图像采集处理的方法,建立了新的、独特的全天指向模型,大大提高了该望远镜的指向精度,达到1″,并在多年的实际应用中得到验证。     

云南天文台对流星的视频观测

近20年来，随着CCD和像增强器的发展，小巧灵活的流星视频观测系统在世界上逐渐多了起来．并且，最终将可能逐步取代流星的目视观测和普通照相观测．介绍云南天文台I号流星彗星视频照相系统的研制及其初步观测结果．这一系统由容易转换的5组件构成．用于流星观测的大视场相机的视场约36度，单帧图像可观测到约6等恒星．实测的恒星星等测量精度可达约0.2等．还讨论了视频照相机比传统的感光胶卷照相的长处，以及视频照相系统的改进与发展．     

1m红外太阳望远镜光电导行系统中像场旋转的分析

云南天文台1m红外太阳望远镜(YNST)光电导行系统是基于检测太阳像在面阵CMOS图像传感器上的偏移量作为反馈控制信号的高精度闭环跟踪系统[1]。由于YNST是一个地平式装置,在太阳像偏移检测量中存在着像场旋转量,为了获取稳定清晰的太阳像,必须对检测量进行消旋[2]才能达到光电导行系统的跟踪要求。根据球面天文学及天体测量学的知识并结合导行镜的光学系统,推导了光电导行系统中像场旋转的变化规律并对其进行模拟分析。     

SAGE巡天介绍Ⅰ——测光系统和数据处理

SAGE(Stellar Abundance and Galactic Evolution)巡天采用一套对恒星大气参数敏感的独特测光系统,包括uSC,vSAGE,g,r,i,Hα_n,Hα_w和λ_(DDO51)(David Dunlap Observatory,DDO)共8个波段。该系统对恒星大气参数(有效温度T_(eff)、表面重力lg g和金属丰度[Fe/H])和星际消光的测量比传统的uvbyβ系统(Str?mgren-Crawford,SC)更敏感。由于g,r,i波段带宽较宽,因而观测效率较高,对恒星大气参数的测量精度和观测效率均超过uvbyβ系统和宽带测光系统。利用美国亚利桑那大学Steward天文台2.3 m Bok望远镜、新疆天文台南山1 m望远镜和乌兹别克斯坦MAO(Maidanak Astronomical Observatory)1 m望远镜已展开巡天观测。项目计划在约4年时间内完成所有的巡天观测,北天天区覆盖面积约12000(~?)~2,高精度测光(信噪比为100σ)深度约15 mag(V波段);5σ探测极限可深至约20 mag(V波段)。最终将探测约5×108颗恒星,并得出其恒星大气参数以及星际消光。该样本比之前的u,v,b,y,β测光巡天,如GCS(Geneva-Copenhagen Survey)巡天和HM(Hauck and Mermilliod 1998)巡天,扩展到更深的区域,即深度达到7～8 mag(V波段)。利用观测得到的大样本恒星测光星表,可以开展如下课题的研究:(1)得到银河系约5×10~8颗恒星大样本的金属丰度分布,并根据恒星演化模型得到其年龄分布;(2)预期搜寻到一批贫金属星候选体,并利用其他望远镜进行下一步观测;(3)结合高质量的uSC波段数据,预期可以找到一批白矮星;(4)结合其他星表,预期找到一批长周期变源以及移动天体;(5)结合uSC波段数据和其他星表,预期可以找到一批类星体。