[发明专利]一种全站仪及其星图识别方法

权利要求书

1.一种基于全站仪的星图识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)利用全站仪的图像采集模块获取连续的恒星图像，并记录成像时刻和全站仪望远镜十字丝中心的水平角和高度角；

步骤2)对获取的每幅恒星图像进行质心提取，根据各时刻提取出的质心拟合出恒星像点轨迹模型；

步骤3)根据恒星像点轨迹模型外推出的设定时刻恒星的像点坐标以及全站仪像素坐标和度盘坐标转换模型，计算恒星在设定时刻的观测水平角和高度角；

步骤4)利用步骤1)-步骤3)，分别获取至少三颗恒星在设定时刻的观测水平角和高度角；

步骤5)根据获取的至少三颗恒星在设定时刻的观测水平角和高度角，计算任意两颗恒星之间的观测角距；

步骤6)将得到的任意两颗恒星之间的理论角距与观测角距作差后，与设定阈值比较，若差值的绝对值均小于设定阈值，则匹配出星对；以各匹配出的星对的交集作为识别出的恒星；

所述步骤4)中恒星在设定时刻的观测水平角A和高度角H为

A＝A₀+k₁·x+b₁

H＝H₀+k₂·y+b₂

其中(x,y)为恒星的像点坐标，A₀,H₀分别为全站仪望远镜十字丝中心的水平角和高度角，k₁为水平方向上的像素坐标与度盘坐标之间的比例系数，k₂为高度方向上的像素坐标与度盘坐标之间的比例系数，b₁和b₂为常数项；

所述步骤6)中任意两颗恒星之间的理论角距和观测角距的计算公式分别为：

θ′₁₂＝arccos(V₁′·V₂′)

θ₁₂＝arccos(V₁·V₂)

H′₁＝H₁+a·cot H₁

H′₂＝H₂+a·cot H₂

其中θ′₁₂为两颗恒星之间的理论角距，θ₁₂为两颗恒星之间的观测角距，(α₁,δ₁)为第一恒星的视赤经和视赤纬，(α₂,δ₂)为第二恒星的视赤经和视赤纬，V₁′,V₂′分别为第一恒星和第二恒星在赤道坐标系下的单位矢量；V₁,V₂分别为第一恒星和第二恒星在地平坐标系中的单位矢量，H₁为大气折射改正前的第一恒星的高度角，H₁’为大气折射改正后的第一恒星的高度角，A₁为第一恒星的观测水平角，H₂为大气折射改正前的第二恒星的高度角，H₂’为大气折射改正后的第二恒星的高度角，A₂为第二恒星的观测水平角，a为固定系数。

2.根据权利要求1所述的基于全站仪的星图识别方法，其特征在于，所述步骤2)中恒星图像的质心提取采用灰度平方加权质心法。

3.根据权利要求1所述的基于全站仪的星图识别方法，其特征在于，所述步骤3)中的恒星像点轨迹模型外推出的设定时刻恒星的像点坐标为

x＝x₀+v_x·t

y＝y₀+v_y·t

其中，x₀、y₀为拟合常数项，v_x、v_y为拟合比例系数，t为拍照时刻，x、y为恒星的像点坐标。