差分观测与伪距观测的定位精度

严格论证了在对空间或地面目标的定位中,利用伪距测量观测模型的几何因子大于用台站间一次差分观测模型的几何因子.此外,台站间完全差分测量观测的定位精度优于不完全测量情形的定位精度.这些结果给人们在实际工作中采取何种定位方式提供了可靠的理论依据.     

面向空间碎片观测的望远镜指向误差校正方法

空间碎片光学观测图像的处理过程中,受望远镜指向误差影响,背景恒星易出现错误匹配或无法匹配的情况,给底片模型的计算与目标的精密定位带来困难.从空间碎片观测图像的特点出发,提出了一种基于特征恒星的多邻域迭代匹配法.实测数据的试验结果表明,该方法消除了望远镜跟踪误差带来的影响,大幅提高了背景星图匹配的效率与正确率,且时间开销较少,有利于数据的实时处理.     

基于最大熵估计的空间物体星像复原

空间物体的光学观测中存在诸多的图像退化因素,影响了目标的成像过程,降低了探测精度,给高精度的定位计算带来困难.使用基于最大熵估计的图像复原方法,处理了退化严重的实测图像.通过比较处理前后空间目标的定位精度,分析图像复原方法对于数据处理的影响.实验结果表明,使用最大熵估计图像复原方法,降低了图像退化的影响,显著提高了退化星像的定位精度.     

1.2m望远镜卫星跟踪定位精度的实测与分析

用1.2m地平式望远镜加装的视频CCD、计算机图象数据采集卡及其运用数据处理软件,对2000年4月17日观测视角速度比较快的激光卫星Topex进行了实测及结果分析.每组资料数据为10帧图象,在当天晚上的跟踪观测过程中取得32组数据,用一个二次多项式进行拟合处理后的结果,再把计时误差引起的定位误差分离出来,余下为1.4″误差视为望远镜的跟踪定位精度.为了提高跟踪定位精度,我们认为主要解决CCD计时误差即可.     

双星定位系统的近地卫星联合定轨同质异质观测数据加权方法及应用

针对双星定位系统的近地卫星联合定轨中的多源观测数据的融合处理问题,建立了同质观测数据的二步系统误差修正的改进的方差分量估计最优加权方法;分析指出异质观测数据的多源融合测量模型本质为多结构多参数的非线性回归模型,建立了异质观测数据的模型结构特征分析和方差分量估计相结合的最优加权方法.设计了两类观测数据最优加权及联合定轨参数估计的实现算法,并以双星及备份星的距离和同质观测数据以及双星距离和与星敏感器测角的异质观测数据为例,进行了联合定轨仿真实验.理论分析和仿真计算结果表明;对于同质观测数据联合定轨,采用二步系统误差修正的方差分量估计法,可以获得比传统的经验加权算法更优的定轨精度;对于异质观测数据联合定轨,通过引入表征模型结构特征的加权因子,与平均加权方式相比,近地卫星及静地卫星的联合定轨精度均得到一定程度的改善.     

空间目标跟踪的概率数据关联方法

在空间目标的光学观测中,由于跟踪波门内多个量测事件频发,导致跟踪量测的不确定,降低自动跟踪精度引起跟踪不稳.结合Kalman滤波和概率数据关联算法,实现了空间目标自适应跟踪.方法通过Kalman滤波预测确定关联区域,采用概率数据关联技术获得等效量测作为Kalman滤波的有效馈源.实验表明:方法可以有效地提高自动跟踪精度,改善空间目标自动跟踪鲁棒性.     

漂移扫描CCD用于地球同步轨道卫星观测的初步结果

对于地球同步轨道卫星,目前国内主要采用两种观测手段,即小光电望远镜短曝光观测和天文望远镜跟踪恒星(或卫星)观测.事实上,这两种手段都各自存在不足,尤其对于暗弱目标问题更加显著.利用CCD漂移扫描模式和凝视模式相结合观测地球同步轨道卫星具有明显的优势,小口径望远镜(口径约25cm)就能够获得高质量的目标和恒星圆星像与高精度的定位结果.本文重点阐述了获得高精度地球同步轨道卫星光学位置与星等的原理、方法及步骤;最后,利用实测资料的数据处理结果,分析了所获得的地球同步轨道卫星的内部精度及其误差源.     

空间碎片跟踪图像序列的目标识别方法

自动化观测已成为目前空间碎片光学观测的发展趋势,相应的完全无人工干预的目标自动识别成为迫切需要研究的课题.开环跟踪依据历史根数引导望远镜进行碎片的跟踪观测,是一种实现简单并且很稳健的观测方法.针对开环跟踪获取的观测图像,开展了目标在像素空间内的点列特征分析,提出使用像点簇识别算法来进行目标的自动识别,并对3种不同的簇识别算法实现进行了比较.     

1.2m望远镜卫星跟踪定位精度的实测与分析

用1．2m地平式望远镜加装的视频CCD、计算机图象数据采集卡及其运用数据处理软件，对2000年4月17日观测视角速度比较快的激光卫星Topex进行了实测及结果分析。每组资料数据为10帧图象，在当天晚上的跟踪观测过程中取得32组数据，用一个二次多项式进行拟合处理后的结果，再把计时误差引起的定位误差分离出来，余下为1．4〃误差视为望远镜的跟踪定位精度。为了提高跟踪定位精度，我们认为主要解决CCD计时误差即可。     

光学相机FOC对黑洞双星高时间分辨测光性能研究

黑洞暂现双星MAXI J1820+070于2018年3月的明亮爆发为研究光学快速测光能力提供了重要机遇. 以快速光学相机(Fast Optical Camera, FOC)为终端设备分别在2018年4月22日、5月26日和8月31日(UTC)使用云南天文台丽江观测站2.4m望远镜对爆发中的黑洞双星MAXI J1820+070进行了亚秒时标的测光观测. 通过观测数据分析, 研究了相机的快速测光性能.对全帧和1/4帧两种观测模式的帧间间隔(frame time), 测得平均帧间间隔为(22.866 pm 0.679)ms和(5.868 pm 0.169)ms. 通过视场中多颗明亮参考源校准,提取了观测对象和参考源的光变曲线, 获得了光变曲线的傅里叶功率谱, 区分了观测对象本征光变和仪器或望远镜等观测因素带来的非本征光变, 成功探测到目标黑洞双星MAXI J1820+070中的光学波段低频准周期振荡信号, 并判别了观测中来自仪器设备或与观测条件相关的时变信号. 这成功验证了相机高速稳定的测光性能和对短至5ms时标光变信号的探测能力.     

利用3次方位观测天基初轨确定新方法

提出了一种适用于天基空间目标光学观测的初始轨道确定新方法. 通过对比地基和天基观测的几何构型, 分析了利用天基光学观测数据进行初轨确定时计算收敛到观测平台自身轨道的原因. 基于轨道半通径方程和改进Gauss方程, 推导出了斜距条件方程组的解析形式, 将天基光学观测的初轨确定问题转换为求解关于观测时刻斜距变量的非线性条件方程组的问题. 利用轨道能量约束减小了解的搜索区域, 消除了方程组的奇点. 最后利用天基实测数据验证并分析了非线性条件方程组根的性质, 利用低轨光学观测平台对低、中、高轨和大椭圆轨道空间目标的仿真观测数据验证了方法的有效性.     

1.2m地平式望远镜指向模型的研究-测角编码器小周期模型的建立

介绍了1．2m地平式望远镜利用天文观测和图像采集处理的方法，通过建立测角编码器小周期模型，解决了数显部分的细分误差，提高了指向精度，对于空间目标高精度测轨、定轨及激光卫星的盲跟踪测距都是十分重要的。     

利用数学形态学算子方法处理无快门相机的拖尾图像

使用全帧转移CCD相机观测空间目标往往拆除快门,从而产生拖尾,严重影响了目标的探测和定位.基于星像与拖尾几何形态的不同,使用数学形态学方法处理拖尾图像.通过比较拖尾处理前后图像中恒星的定位精度和空间目标的定位精度,验证形态学方法可以有效消除天文图像中的拖尾,显著提高拖尾图像中恒星与动目标的探测率及定位精度.结果表明数学形态学方法是一种有效的去除拖尾的方法.     

采用光学指向系统建立天马13m望远镜指向模型

描述了采用光学望远镜辅助天马13m射电望远镜进行指向测量以及建立指向误差修正模型的方法. 对于小口径望远镜, 指向校准目标源比较少, 用射电法建立指向模型难以覆盖全天区. 利用上海天文台天马13m射 电望远镜进行光学望远镜辅助射电望远镜指向测量研究, 在13m天线背架上安装一套光学指向系统, 获得了优 于3''的重复测量误差. 此外, 通过对影响天线指向因素的分析, 建立了包含8个误差项的指向误差修正模型以及 光轴和电轴偏差模型. 将指向模型代入天线伺服控制系统, 对校准目标射电源进行十字扫描, 得到指向样本残差约 为5''. 该研究可以为实现高精度指向建模提供一种参考方法.     

基于冗余递减匹配的星图识别方法

空间目标光学观测过程中,当望远镜的指向误差与跟踪误差显著时,很难使用邻域匹配的方法完成背景恒星的配准.基于星对角距冗余递减匹配的思想,实现了一种背景恒星的高效识别方法.利用多种条件下的仿真星图以及实测图像进行了试验,结果表明,方法提高了识别成功率,且耗时少,可以准确、快速地完成星图匹配工作.     

双星观测量计算方法的改进及应用

双星轨道拟合是基本天文研究领域的重要内容,其给出的动力学质量、轨道参数具有重要的应用价值.前者是恒星系统动力学研究和恒星物理演化研究必不可少的参量,后者则对提高亮星星表参考架的参考星数密度具有重要意义.但是,该项研究此前普遍采用了一些近似,如切平面的变化与空间的透视效应均被忽略.对上百个含亮子星的双星系统而言,这些近似引起观测量计算的偏差已经超过了当前的观测误差(1 mas).我们以牛顿二体模型为基础,用严格的立体几何关系改进了观测量的计算方法,通过仿真和观测数据验证了方法改进的有效性.拟合的结果表明,模型参数的拟合值和子星的观测量预报均有显著的改进.因此,对于双星,尤其是太阳系邻近的远距双星,改进观测量计算方法是必须的.     

利用卫星多普勒“传递定位”技术测定站间相对坐标

卫星多普勒定位主要误差源,星历误差和折射误差在同步跟踪一次卫星通过的两测站之间是相关的,因此卫星多普勒的同步观测能提高测站间相对定位的精度。利用这种相关性来改进定位精度的技术称之为“传递定位”(Traslocation)。本文利用国产的JSZ-4多普勒接收机的同圈观测资料进行了对“传递定位”技术的研究,介绍了进行多站多圈“传递定位”的计算方法,并对北京、上海两测站进行了“传递定位”的试测。利用1980年8月23,24日两天14圈的两站同圈观测试测的结果,两站相对坐标的内符精度为±2米,基线的长度与大地测量的结果相比相差1.5米。结果表明用这样的方法来测定站间的相对坐标是非常有效的。其相对定位的精度与单点定位的精度相比有了较大的提高。     

LAMOST工程中天体测量要求的探讨

作者认为,有五种误差会影响ＬＡＭＯＳＴ工程光纤定位：（１）光纤的机械定位误差;（２）输入星表与导星星表的误差;（３）焦面坐标系与理想坐标系的转换误差;（４）较差大气折射对观测目标的影响;（５）导星的跟踪误差。并提出在ＬＡＭＯＳＴ工程中有关天体测量的三个研究课题：（１）星表系统差的研究,以提供适合ＬＡＭＯＳＴ使用的导星星表和输入星表;（２）望远镜光学系统畸变的研究以及焦面坐标与理想坐标间关系的确定,提出用国内外观测资料,建立５°×５°的几个标准天区;（３）从现有的光学图象和测光资料中给出ＬＡＭＯＳＴ输入星表中星象的类别,如双星、聚星、变星、星系等。建议ＬＡＭＯＳＴ工程中采用ＧＳＣ－Ⅱ作为导星星表,而输入星表的精度应好于０．５４”。     

一种新型副镜调整机构的位姿误差分析与测试研究

为了满足望远镜副镜结构定位精度的要求,提出了一种固定杆长杆端轴向平移运动模式的六杆机构.根据六杆机构的结构和运动模式,对影响末端位姿的各项误差进行了分析,重点讨论了滑块运动误差对六杆机构运行精度的影响,最后通过搭建多自由度位姿检测平台对六杆机构进行了测试.测试结果显示:该副镜六杆机构在整个运动行程范围内平移轴测试精度好于0.25μm,旋转轴测试精度好于0.2′′,两维旋转轴最大重复定位精度好于1.4′′,引起3维平移轴最大变化量4μm,3维平移轴最大重复定位精度好于4.5μm,引起两维旋转轴最大变化量3.4′′.分析和实验结果表明:导轨直线度引起的滑块运动误差是影响精度的主要因素,该六杆机构可以满足实际望远镜观测需要,可为我国建造大口径光学红外望远镜提供可靠的技术支持.     

基于Snake模型的空间目标跟踪方法

针对低轨变光空间目标和较亮空间目标的跟踪不稳问题,采用主动轮廓模型,提出一种改进的GVF-Snake算法,实现了星像实际轮廓的实时搜索.结合Kalman滤波外推,实现了一种空间目标的自适应跟踪方法.实验表明,跟踪过程中方法能够克服采用固定窗口带来的跟踪误差,提高跟踪的稳健性.