利用多星矢量观测信息进行天文导航定位技术的研究

传统的天文导航定位原理都是基于天文定位三角形或高度差法来实现的,但是这两种方法均只能利用天体的高度信息,而不能利用天体的方位观测信息。介绍了与表示天体坐标相关的坐标系及天体位置的矢量表达式,详细推导了双星矢量天文定位模型,并基于此提出了实现多星矢量天文定位的原理。该方法同时利用了天体的方位和高度观测信息,不仅提高了观测量的利用率,而且还能够用于高精度、高自动化、大数据量的天文导航定位。     

多星中天时角法精密测定天文方位角

在高精度天文方位角测定方法中,北极星任意时角法只适用于北半球中纬度地区,子午星对法则受限于选星配对条件.提出可适用于全球地区的多星中天时角法,观测多颗任意中天位置的南星和北星,通过线性回归模型修正测站经度误差和计时误差对方位角解算的影响.该方法只需已知测站的概略位置,对观测天体的中天位置没有限制.实测数据表明,与北极星任意时角法相比,在相同精度指标要求下,观测量可以减少一半.     

天文大地测量的发展现状和展望

国防军事的现代化建设对天文大地测量提出新的和更高的发展要求。文中总结天文大地测量技术发展的脉络,对已有的测量方法和研究现状进行较全面的阐述,介绍各阶段具有代表性的天文大地测量方法,并对各个方法的特点和不足进行分析,最后对天文大地测量的研究发展前景进行展望,使天文大地测量向着小型化、快速化、自动化、智能化发展。     

超大视场测月天文定向方法

利用超大视场相机测月成像实现了天文定向,推导了详细的计算公式。通过实测检验了定向方法的可靠性,跟踪拍摄15 min,内符合精度优于±7.5",外符合精度约为±20"。基于相机成像的天文定向方法改变了利用经纬仪人眼照准的传统模式,一定程度上降低了对作业员的技能要求,且超大视场相机能对月球进行连续跟踪拍摄,无须复杂的伺服控制装置。由于月球上也有重力场,月球上观测地球也有地相变化,后期如能实现定向装置的自动安平,本方法同样适用于月球车对地球成像实现天文定向。     

基于鱼眼相机的舰船天文导航技术研究

正天文导航是一种重要的自主导航技术,本文针对目前舰船天文导航存在的问题,提出了采用鱼眼相机同时对天体和水天线成像实现舰船天文导航的理论方法。研究了基于鱼眼相机的舰船天文导航原理和流程,并针对星图获取、星点提取、水天线提取、水天线拟合、星图识别、导航定位解算等天文导航过程中的各个技术环节展开了研究。试验结果表明:利用10幅星图进行天文导航定位耗时约2s,定位误差约为0.5nmile,定向误差约为     

一种基于水天线观测的舰船姿态确定算法

利用鱼眼相机对水天线成像实现舰船姿态解算,为海上天文导航提供水平基准。引入两个欧拉角作为姿态参数,提出一种基于高度角约束的水天线拟合算法,推导了详细的公式。采用实测水天线数据对该算法与基于半视场角约束的水天线拟合算法比较分析,结果表明该算法可有效解算舰船姿态,此外,其对参数初值要求更低,且在参数解算内符合精度和鲁棒性上均有所提升。     

图像全站仪拍照时延的标定方法及对天文定向的影响分析

精确测定时间对于天文测量至关重要。针对图像全站仪拍摄恒星存在时延的问题,利用计算机内部时钟与全站仪拍照之间的时间关系,设计了一种简便高效准实时的时延标定方法。推导了拍照时延对天文方位角测量的影响公式,并以北极星定向为例进行了数值分析。大量野外实测数据表明,拍照时延的大小约为4.2 s,且半年内较稳定。经过拍照时延改正之后,能够满足利用北极星时角法进行一等天文方位角测量的精度要求。     

一种能适应月相变化的月球图像中心提取算法

月球是夜间最亮的天体,测月导航可在云雾天气下有效弥补传统天文导航在夜间只能观测恒星的不足,扩大天文导航的可用范围。为实现测月导航,提出了一种能适应不同月相变化的月球敏感器图像月球中心提取算法。利用Sobel-Zernike矩算子对图像进行边缘检测,利用基于圆形性检测的搜索算法筛选月球边缘点并以此提取月球中心。经半物理仿真实验解算,该算法能够针对不同月相图像有效提取月球中心,中心提取的内符合平均精度为0.16像素,外符合平均精度为2.86″。由于在月球上观测地球也有"地相"变化,该算法同样适用于月球车地球敏感器图像中心提取。     

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。