基于红外探测器焦平面成像的白天测星技术研究

对于大气层以下的传统可见光天文导航,存在白天日照强烈而无法观测星体,数据缺乏连续性,可观测恒星数量少,无法实现全天时天文导航等问题。文中设计并探究利用红外探测器焦平面成像技术来取代可见光CCD成像技术的短波红外天文导航方法,分析短波红外波段相对于可见光波段,在大气层内白天观星实现全天时天文导航的优势,并对其可行性进行实验分析。实验结果表明,基于红外探测器的天文导航方法,在太阳辐射较弱的清晨或黄昏等时段,可以成功拍摄到可见光CCD仪器无法观测到的短波红外波段的恒星,对于实现全天时天文导航具有一定的参考意义。夜间短波红外波段的可供观测恒星数量远远多于可见光恒星数量,这对于增加多余观测量,保证连续测量输出,提高天文导航定位定向的精度,具有实际的应用价值。     

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。     

一种亮星识别算法及其在天文定向中的应用

基于全站仪对任意亮星的观测采样,提出了一种利用高度角序列和水平角速率进行联合匹配的任意亮星识别算法。通过引入天体地平坐标计算程序,算法可正确辨别行星和恒星。本文分析了任意亮星高度角和水平角速率的观测误差和计算误差,以此给出了匹配阈值条件的设定依据,并在此基础上制定了有效的匹配策略。仿真计算及实际观测试验均表明,该算法具有100%的识别成功率,远优于现有算法。将此算法应用于任意亮星天文定向,定向结果的内符合精度达到2″,外部检核精度达到1.6″。采用多颗任意亮星进行定向,可有效减弱由测站位置误差引入的定向系统误差,提高绝对定向精度。本文提出的天文定向适用于多云及雾霾天气。     

利用测日实现快速天文定向

介绍了天文方位角测量原理,给出了实用的计算太阳视位置的方法;研究了在白天恒星无法应用的情况下,利用电子经纬仪测日进行快速天文定向及方位角测量,给出了具体的实施方法及数据解算过程,并对实际测量数据进行了精度分析。     

利用测日实现快速天文定向

介绍了天文方位角测量原理,给出了实用的计算太阳视位置的方法;研究了在白天恒星无法应用的情况下,利用电子经纬仪测日进行快速天文定向及方位角测量,给出了具体的实施方法及数据解算过程,并对实际测量数据进行了精度分析.     

历表对天文定向的影响

不同历表计算天体视位置不同,对天文定向产生一定影响,影响程度随着观测天体的不同而不同。通过观测恒星、太阳、金星和火星进行天文定向时,历表对天文定向结果的影响可以忽略;通过观测月亮和土星进行天文定向时,必须考虑历表对天文定向结果的影响;通过观测木星进行天文定向时,在高精度要求下,必须考虑历表对天文定向结果的影响。     

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。     

新天文常数、系统对天文经纬度和方位角的影响

本文从理论上讨论了新天文常数、系统对恒星视位置影响的周期性、计算公式及其数值范围,并结合一等天文外业的实际情况,推导了新天文常数、系统对天文经纬度和方位角的影响公式及其数值范围,从而得出在任何年观测都可以使其影响忽略不计等结论。     

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。     

利用Vondrak平滑处理PPP时间传递的随机噪声

利用精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）获得的时间传递结果受到非模型化误差和观测噪声的影响,这些误差和噪声表现出随机噪声特性,因此,对时间传递数据进行平滑是一项非常重要的任务.将天文数据处理中广泛应用的Vondrak平滑方法应用于PPP时间传递的消噪中,采用观测误差法选取较为合理的平滑因子,并对实测数据进行平滑处理,结果表明：Vondrak平滑法可有效地滤除PPP数据的随机噪声,不仅可以提高时间传递的精确度,也能明显改善PPP时间传递所体现的频率稳定度.     

星点亚像元细分定位精度分析

星点的精确定位为后续的导航解算提供数据支撑。基于高斯分布原理进行星点模拟,为星点定位提供图像数据。分别介绍了质心法和高斯曲面拟合法的亚像元细分定位原理,并研究系统误差、随机噪声、分割阈值、星等和星点坐标分布5个因素对星点定位精度的影响,分析两种方法的异同点。对模拟的星点进行定位分析发现,星点距离参考点越远定位误差越大,定位精度随噪声增大而降低。实验表明,相比高斯曲面拟合方法,质心法具有更好的实用性,其定位精度对星点的像元信息依赖性较小。     

天体视位置计算研究

利用美国海军天文台提供的矢量程序包和国际天文协会提供的基础天文标准库,研究了在地球和月球上精度可以达到毫角秒的恒星和行星视位置计算,分析了恒星视位置计算中的各种改正影响。     

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"。     

A NOTE ON ISLAMIC ASTRONOMY

Abstract

The splendid vista of exploration of the dark chasms of space recently opened up by the coming into full use of the 200-inch Hale telescope at Palomar, California (the instrument is really a giant camera) and the new technique of radio astronomy which has revealed the presence of “radio stars” (at present so called for want of a better name)—dark bodies whose precise nature is not yet determined—might lead some people to think that the work of the ancient astronomers and their immediate successors counted now for little. But to do so would be grossly unjust not only to the achievements of ancient Greek astronomy but also to the valuable legacy left to the Middle Ages by Islamic astronomy.     

利用GPS水准点加强和改善天文重力水准网

介绍如何利用GPS水准点加强和改善天文重力水准网的原理、方法及实现的途径。以单线推进路线为例 ,一般证明GPS水准点的控制作用。还着重讨论并验证间接平差方法的有效性 ,能够满足当前需要。     

一种北斗非差非组合长距离基准站模糊度解算方法

为了充分利用各频率观测值信息,提出了一种非差非组合的北斗卫星导航系统长距离基准站间整周模糊度解算方法。首先,直接利用不同频率的观测值建立误差观测方程,并采用随机游走策略估计相对天顶对流层湿延迟误差和电离层延迟误差,增加历元间的约束;然后,采用一种非差整周模糊度实时线性计算方法,依次得到基准站网当前历元所有卫星的非差整周模糊度,解决了在基准星变换时,模糊度需要承接或者重新进行法方程叠加的问题;最后,使用实测数据进行方法验证,结果表明,各基准站模糊度平均固定速度为20个历元（采样间隔1 s）,可快速实现基准站载波相位整周模糊度解算。由于所提方法充分利用了各频率观测值信息,避免了线性组合放大噪声对整周模糊度固定的影响,其模糊度固定成功率与无电离层组合法相比有较大的提高。     

北斗卫星导航系统在西部困难地区测绘任务中的应用

西部某困难地区地形复杂、移动通信困难,为使该风电场控制网与地标点的布设顺利,利用北斗卫星导航系统实现野外作业过程中作业组与组之间通信,确保了各组作业过程中的互相沟通协作,并结合卫星影像,采用C#语言作为开发设计工具设计实现了基于北斗接收机的导航软件,为作业组顺利到达预设点位提供准确快捷自主导航服务。