图像全站仪的任意星全盲识别算法

准确可靠的任意星识别是快速自动天文定位定向测量和数据处理的关键.提出一种基于图像全站仪测量的任意星全盲识别算法.任意选取3颗亮星组成匹配三角形,分别对三星连续拍照获得短时序的水平角和高度角,线性拟合并归算至同一时刻的地平坐标,采用三角形匹配法进行识别.大量野外观测数据测试表明,若拟合外推时间不超过4 min,连续星和间...     

视频测量机器人星识别算法在自动天文定向中的应用

天文定向是通过观测天体确定方位的高精度定向方法,在天文测量中具有重要的作用,实现自动天文定向是目前天文定向的发展趋势。基于视频全站仪的工作模式,本文提出了一种星识别定向方法。首先通过视频测量连续快速拍摄多颗星,再将高度角和方位角差作为匹配条件,识别出各恒星,最后利用观测数据和解算的恒星数据关系获得定向结果,实现天文定向自动化。本文分析了因测站坐标误差和观测误差引起的星识别误差,由此给出匹配阈值,进一步提高了匹配的精确度和准确度。     

利用特征星进行快速天文定向

提出了利用特征星进行快速天文定向。借助星空模拟软件Stellarium构建了特征星星库,并结合天文定向中的主要误差源,研究了选星策略,提高了定向精度。实际观测实验表明,利用特征星快速定向的内符合精度可优于0.4",外符合精度可优于1.0"。     

一种新的测日快速定向方法

基于电子经纬仪对太阳边沿的观测采样,提出了一种日心拟合算法,较好地解决了太阳视面中心的确定问题。在此基础上,探索了一种新的测日定向方法。实际观测实验表明,新的测日定向方法较传统的前后沿法在定向精度上相当,均可用于快速定向。文中给出的太阳视面中心拟合算法可同时确定太阳视面中心的水平角和高度角,因此可用于测日定位。     

月球视面中心拟合算法及其在测月快速定向中的应用

基于电子经纬仪对月球明亮区域边沿的观测采样,提出一种月球视圆面中心拟合算法,推导出详细的计算公式。通过实际观测试验验证该算法的可靠性,较好地解决了月面中心的确定问题。在此基础上,探索一种测月快速定向方法。运用此方法进行天文定向,内符合精度和外符合精度均优于±2.0″。测月定向可有效弥补传统天文定向夜间只能依靠观测恒星进行的不足,扩展天文测量的使用范围。由于太阳的视面也是正圆,测月定向方法同样适用于测日定向。     

A Fitting Algorithm of the Apparent Moon Center and Its＇ Application on Fast Orientation

基于电子经纬仪对月球明亮区域边沿的观测采样,提出一种月球视圆面中心拟合算法,推导出详细的计算公式。通过实际观测试验验证该算法的可靠性,较好地解决了月面中心的确定问题。在此基础上,探索一种测月快速定向方法。运用此方法进行天文定向,内符合精度和外符合精度均优于±2．0”。测月定向可有效弥补传统天文定向夜间只能依靠观测恒星进行的不足,扩展天文测量的使用范围。由于太阳的视面也是正圆,测月定向方法同样适用于测日定向。     

无水天线观测的船舶天文定位新方法

针对船舶天文定位需要同时观测天体和水天线来获取天体高度角,其定位的结果和精度常受制于水天线的可观测时段问题,该文提出了一种无需水天线观测的船舶天文定位新方法。该方法将双天体的方位角作为观测量,通过牛顿迭代法直接计算船位,不受水天线有限观测时段的限制,并且可避免画天文位置线的繁琐作业。基于天体高度方位表数据对该方法模型进行验证分析得:天体方位角测量精度越高,该方法的船舶定位误差越小,当天体方位角测量精度在±0.05°时,船舶定位误差在5nmile之内,该方法可用于夜间船舶定位,从而扩大传统天文定位使用时段。     

图像全站仪相机的一种快速标定方法

针对快速天文测量中像素坐标与度盘坐标之间的高精度转换问题,通过引入水平角转换调节参数,构建了一个高精度的像素坐标与度盘坐标之间的转换模型。介绍了构建新模型的基本思路和标定的操作过程;利用图像全站仪的室内标定数据解算了模型转换参数,并与多种转换模型进行了对比;针对经过该模型转换后的度盘坐标和星间角距的精度,以及星间结构的稳定性,提出了3种检验方法。实验表明：与传统光学标定法相比,该文给出的方法能够明显提高天文观测原始数据的精度,且计算量小,效率更高。另外,操作者无需过多专业背景,理论上减小了因高度角变化引起的水平角测量偏差。     

水平角和高度角测量值的二维倾斜改正算法

在进行常规的水平角和高度角测量时,都需要将测量仪器精确整平或通过仪器的自动补偿功能对观测值进行改正。但是部分设备如普通光学经纬仪、测量相机等测量仪器不具备精确整平或自动补偿的功能,影响了水平角和高度角的观测。本文提出了一种水平角和高度角测量值的二维倾斜改正方法。利用倾角传感器检测测量仪器的二维倾角,并根据倾角值对水平角和高度角的观测值进行改正。实验表明:利用该方法只需将测量仪器概略整平,即可将水平角和高度角观测值从测量平面改正到水平面;并且能够估计其精度。     

数字天顶摄影仪中星象匹配识别与匹配星表编制

在利用数字天顶摄影仪通过天文测量确定重力垂线偏差的工作中,需要建立高精度高密度的恒星星表,实现CCD观测星象与星表中恒星匹配识别。本文提出了一种新的控制三角形匹配算法,利用CCD影像平面中星象与天顶切平面中恒星的三角形角、三角形边长及星等信息作为判定条件,快速准确实现CCD影像平面中星象与切平面中恒星的控制星和参考星识别匹配。根据数字天顶摄影仪CCD星象观测能力,通过对 Hipparcos、Tycho-2星表处理,分别编制了数字天顶摄影仪控制星和参考星匹配星表数据库。0．3s内完成一幅3073＆#215;2048大小的CCD实测图像星象准确匹配识别。     

一种基于星形的星图识别算法

针对卫星自主定姿问题,提出了一种基于星形的星图识别算法。该算法直接以星对角距为匹配特征,先确定影像中亮星为中心星,并以此星与相邻星像点构建辐射状星图,统计所有满足星对角距匹配条件的导航星出现次数,次数最多的即为中心星所对应的导航星。实验表明,该算法构造的导航星表容量小,抗星等干扰,与多边形角距匹配算法相比,具有匹配速度快、识别率高、可靠性好的特点。     

数字天顶摄像仪中CCD星象亚像素定位的改进二维矩方法

在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中,要求对CCD数字图像中星象中心进行亚像素定位。本文利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正常读取,并与FV读取结果比较分析。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上,提出一种利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改善。利用MATLAB实现对实测图像数据的处理与分析,探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响,给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析,在以往修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算,暗星定位精度有了很大提高。     

一种改进的一维最大熵星图分割算法

在CCD天文测量技术中,星点质心坐标提取的精度直接影响野外天文测量的坐标精度,而星图分割算法是数字星图处理技术中最为关键的一环。一维最大熵星图分割算法具有良好的二值化效果,且能够充分保留星图图像信息,其可靠性与准确性均已得到了试验验证。本文基于一维最大熵星图分割算法,提出了一种改进的星点区域划分算法,可以在不影响精度和可靠性的前提下,大幅提升一维最大熵算法的运算效率,进一步提高野外天文测量作业的效率,在实际作业中,具有更好的可应用性。     

The vertical mirror, its potential applications to theodolites and two star image stopping micrometers

A small area of a mirror can be made vertical with a high degree of accuracy by using a free mercury surface and an autocollimation target made of a mirror. The direction of the horizontal axis of a theodolite can be established, made and kept perpendicular to the vertical mirror for all telescope altitudes and the direction of the line of sight can be made, perpendicular to the horizontal axis with the same high degree of accuracy. Observations can thus be made on any part of a chosen celestial vertical circle much more accurately than by using the best striding levels. This application is potentially useful in determination of: astronomical longitude; changes in longitude differences with time, or the possible East-West component of continental drift; right ascension differences between stars; and the rotation rate of the Earth. Other applications include a leveling instrument of a new type, checking of tubular spirit levels, monitoring tidal variations in the direction of the plumb line, establishing an accurate 90° angle, and checking the graduations of the horizontal and vertical circles of theodolites. The impersonal micrometer for special astronomical observations stops the star image. Only parallel rays will enter the telescope when the observer is tracking the star keeping the star image stationary at the center of cross hairs.     

用任意星进行天文定向的研究

天文定向是测定天文经纬度前不可缺少的一项工作,对其有着直接的影响,如定向不准确,则以后的工作无法完成。本文研究了在北极星无法应用情况下的天文定向问题,提出并实现了利用任意恒星进行天文定向;推导出了两种用任意恒星实现天文定向的公式,并给出了其具体解法。     

Single GPS receiver time-relative positioning with loop misclosure corrections

Time-relative positioning makes use of observations taken at two different epochs and stations with a single global positioning system (GPS) receiver to determine the position of the unknown station with respect to the known station. The limitation of this method is the degradation over time of the positioning accuracy due to the temporal variation of GPS errors (ionospheric delay, satellite clock corrections, satellite ephemerides, and tropospheric delay). The impact of these errors is significantly reduced by adding to the one-way move from the known to the unknown station, a back move to the known station. A loop misclosure is computed from the coordinates obtained at the known station at the beginning and at the end of the loop, and is used to correct the coordinates of the unknown station. The field tests, presented in this paper, show that using the loop misclosure corrections, time-relative positioning accuracy can be improved by about 60% when using single frequency data, and by about 40% with dual frequency data. For a 4-min processing interval (an 8-min loop) and a 95% probability level, errors remain under 20 cm for the horizontal components and 36 cm for the vertical component with single frequency data; and under 11 cm for the horizontal components and 29 cm for the vertical component with dual frequency data.