室内星空仿真软件的研制初探

基于电脑显示器来显示仿真的星空图,可以根据任意给定的观测时间、观测地点、观测天区来实时生成真实的星空背景,利用电子经纬仪即可对其进行观测。仿真结果表明,利用该仿真软件可使视场内星的选取速度加快且更加准确,星空仿真的实时性好,提高星点的位置精度,使运行方向正确,并实现了星点显示的等角距性。     

动态等角星图模拟技术

等角星图是一种特殊的星图,其保证了星空中天体运动角度的不变形,是实现室内仿真天文测量的关键技术之一.研究并提出了等角星图投影的原理,推导了投影原理公式,实现动态等角星图模拟,并通过小熊星图的模拟过程直观描述了等角星图生成流程.最后对等角星图模拟精度进行了分析.     

一种应用于天文大地测量的多视场星图模拟方法

星图模拟的研究大多集中在基于星敏感器的天文定姿领域,应用基于地面的天文大地测量的星图模拟几乎为空白。本文针对天文大地测量计算模拟需求,研究了一种基于地面可模拟多种视场的星图模拟方法,并对模拟方法的总体构想、恒星位置计算和模拟显示做了说明和推导,编制了星图模拟软件。测试表明,软件可较好地模拟不同视场不同亮度的恒星分布,并对恒星矢量图进行输出。     

三维激光扫描仪的任意方向角度分辨率模型研究

提出了截止频率曲线的概念,给出了点云任意方向的瞬时视场角计算模型和点云平均有效瞬时视场角评价模型,并利用平均有效瞬时视场角模型对9款三维激光扫描仪进行分类,结论对如何求解点云任意方向的角度分辨率和整体角度分辨率具有指导意义。     

基于极球面投影的极区格网等角航线

针对传统极区航行通常采用格网导航执行大圆航线,大圆航线上格网航向角不同不利于航行控制以及大圆航线在极区投影图上不完全投影为直线引起固有原理性误差的问题,借鉴中低纬度地区等角航线上地理航向角相等以及在墨卡托投影图上为直线便于航行控制和绘算的思想,提出了一种在极球面投影图中表现为直线的"等角航线"——格网等角航线。在研究双重投影的极球面投影以及格网导航方法的基础上,提出了格网等角航线的定义,推导了航线方程,并根据该航线的航程和航向角计算方法进行航线仿真设计。理论分析和仿真验证表明:航线上格网航向角处处相等,在极区投影图上表现为直线;格网等角航线与大圆航线、大椭圆航线相近,航程较短。因此,极区格网等角航线可以与格网导航方法、极球面投影精确配合应用,适合于极区航行。     

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.     

鱼眼相机矢量观测检校模型及其应用

提出了一种基于矢量观测的鱼眼相机检校新模型。该模型中的基本观测量不仅包括半视场角,而且包括方位角。在模型中引入罗德里格矩阵,采用3个罗德里格参数表示外方位元素,简化了观测方程的形式及运算。采用实测的星图数据对新模型与基于半视场角约束的检校模型进行比较,结果表明新模型在约束方位角误差方面具有明显的优势,在约束半视场角误差方面略有不足。建议在实际应用中首先采用基于半视场角约束的检校模型确定径向畸变参数,然后再采用新模型求解其他相机参数。     

地球椭球面图斑面积计算方法探讨

针对地球椭球面图斑连线类型的非唯一性、椭球面梯形面积计算公式的多样性以及任意图斑面积计算精度控制的复杂性等问题,该文基于理论探讨与实例计算相结合的方法,明确了土地面积量算中适宜采用的椭球面图斑类型,测定了各椭球面梯形面积公式的计算精度,给出了任意图斑面积计算精度控制的新思路。研究表明:采用等角航线作为地球椭球面两界址点之间连线的等角航线图斑更适宜于土地面积量算工作;取至e~(10)项的乘积项椭球面梯形面积公式不仅精度高于其他两个理论上等价的近似公式,而且也高于精确计算公式;把割、补三角形看做特殊的椭球面大梯形,借助递归算法,提出了椭球面大梯形面积计算的新公式,这为椭球面上任意图斑面积计算及精度控制提供了新思路。     

星光导航星点目标区域提取算法改进

星图中星点目标区域的提取关乎星点中心提取的精度,对后续星光导航定位计算至关重要。本文针对现有边界搜索算法实时性差、个别星点边界搜索计算失效的不足,以及视框提取算法单个视框内有多颗星点时无法识别处理的缺陷,提出了一种适用于大视场星图多星点目标区域提取的改进算法。基本思路是：首先采用视框提取算法初步提取目标区域;然后利用本文提出的对角线判定算法,筛选出单星点目标区域和可能含有多星点的目标区域;最后对可能的多星点目标区域采用边界搜索算法,提取每颗星点的目标区域,实现多颗星点目标区域的识别处理。实测星图处理结果表明,本文算法提取单星点目标区域的效率比边界搜索算法提高48%;视框大小为16～60个像素时,提取多星点目标区域的准确率优于98%,可消除视框提取算法由于多星点无法识别引起的近10像素的星点中心坐标误差,使星图中所有星点中心坐标的总体提取精度提高3.78倍,达到0.038像素。     

契比雪夫投影的研究

根据等角投影理论,推导出了契比雪夫投影公式的具体形式,并对契比雪夫投影在制作中国全图的应用和变形与等角方位投影、等角圆锥投影进行了比较分析.结果表明,契比雪夫投影要优于等角方位投影和等角圆锥投影.     

电子地图海量专题要素麻点图技术研究

针对JavaScript成为目前Web电子地图开发的主流技术,而浏览器能承载的数据量和JavaScript的渲染能力有限的问题,该文通过对基于栅格图片的模式和基于插件的矢量数据模式的对比分析后,基于矢量瓦片技术、空间搜索技术和实时渲染技术等关键技术,提出了对海量专题要素进行服务端与客户端协同处理、实时分级渲染的麻点图技术方案,实现了海量专题要素的实时渲染和即时交互,并应用在"天地图·陕西"电子地图系统中。     

资源三号国产星敏感器事后定姿方案设计与系统实现

作为绝对姿态测量精度最高的仪器,星敏感器已广泛应用在当前大多遥感卫星上,其定姿精度直接影响光学测绘遥感卫星的几何定位能力。针对资源三号卫星首次下传的国产APS原始星图数据,设计并实现了一套基于国产星图的地面事后定姿方案。该方案充分利用地面事后定姿时间充足、计算资源丰富的特点,重点对星图预处理、星表重构、星图识别、恒星相机在轨检校等关键技术进行优化和改进,实现了一套资源三号国产星敏感器事后定姿系统,并将其应用于基于国产星图的绝对姿态确定中。利用资源三号卫星下传原始星图对该系统进行全面试验验证,结果分析表明,事后定姿系统不仅可靠性高,而且定姿精度达到1.82角秒（1σ,光轴指向精度）,优于星上处理2.18 角秒（1σ）,为资源三号卫星原始星图业务化处理提供了技术保障。     

基于星敏感器的星图匹配方法的对比与分析

随着对地观察测绘卫星、深空探测卫星对姿态测量精度要求的提高,进一步提高星图匹配精度是当前面临的重要课题之一。星点提取和定位是星图识别的前提。本文简单探讨了新型Top-hat变换的星点提取方法,通过实验对比分析了三角形星图匹配算法和采用P向量的星图匹配算法优缺点。      

测量机器人小视场星图一维最大熵星点图像分割算法

图像分割是处理恒星星图的基本问题之一,也是确保野外高精度天文测量精度的关键步骤。图像分割的重点是图像二值化,对于星图的复杂星空背景,传统的阈值分割算法难以将星点目标从背景中提取出来。针对徕卡视频测量机器人TS50i拍摄恒星星图的小视场、单星点、弱目标和单峰性的特点,首次提出了运用一维最大熵法对星图进行阈值分割。对比分析了常用的几种阈值分割算法,通过对分割结果的比较和定量分析,验证了一维最大熵法能够在充分保留图像信息的同时,对TS50i图像达到具有良好的二值化处理效果。基于大量实拍星图背景的仿真试验表明,以该算法为基础的星点提取算法的准确性和可靠性得到验证,星点提取精度较野外一等天文测量精度要求高一个数量级,可以满足野外高精度天文测量的需求。     

卫星导航用户观测数据实时模拟研究

针对卫星导航用户观测数据模拟具有高精度、高采样率、强实时性的要求,该文在研究卫星导航定位系统工作原理的基础上,建立了卫星导航用户观测数据实时模拟系统。详细论述了卫星导航用户观测数据模拟的原理、流程及所用到的数学模型。考虑到观测数据模拟的时间约束特性,将模拟系统划分为非实时层、弱实时层和强实时层3层结构,并采用多线程的处理方法。模拟算例结果表明:该系统具有正确性和可靠性,满足强实时性要求,适用于卫星导航用户观测数据模拟。     

GIS实时数据可视化研究

实时数据记录了自然与人为现象的实时变化情况。为了更直观地表达实时数据,并充分利用GIS中空间数据分析能力,需要用地图语言描述实时数据,即实时数据可视化。考虑到实时数据可视化的需求,本文提出了实时数据可视化方法并以此为基础设计实现了实时数据可视化系统。     

THE CURVATURE CORRECTION IN PRECISE AZIMUTH OBSERVATIONS UPON A CLOSE CIRCUMPOLAR STAR AT ANY HOUR ANGLE

Abstract

One method of reducing a series of pointings taken upon a close circumpolar star is to average the recorded horizontal angles and to obtain the average of the separate star azimuths by applying a curvature correction to the azimuth calculated from the average of the hour angles of the various pointings.     

矿山三维场景漫游系统的设计与实现

基于三维建模软件Multigen Creator Pro，结合矿山项目需求，研究了矿山三维场景建立的方法，成功建立了视觉效果较好的矿山三维场景，并利用仿真软件Vega Prime和组件GIS—MapObjects，对三维场景的渲染、驱动和二维三维互动进行了设计和开发，取得了良好的效果，从而设计了一种有效的矿山视景仿真技术。     

Star and polyline glyphs in a grid plot and on a map display: which perform better?

Glyphs are small geometric shapes that in geovisualization are often used to represent multidimensional spatial data. The aim of this study is to investigate the effectiveness of their two types – star and polyline glyphs, as they can encode the same message and can provide similar functionality. Thus, if the two glyph types are similar and can be used for the same data, the question arises as to which of them better facilitates various user tasks. To address this question, an empirical study of 26 individual users is conducted to investigate differences in user performance for polyline and star glyphs shown either in a grid plot or on a map display. In this study, a task-based approach with eye-tracking is applied, as well as a subjective questionnaire and a psychological test of cognitive style. The finding is that polyline glyphs better facilitate tasks when datapoint values in glyphs are to be read, whereas star glyphs are better when a visual search among glyphs is to be done. Moreover, the results reveal that the map display works better than the grid plot. If star glyphs are to be used, the key (legend) needs to be better incorporated into a visual interface.