[发明专利]基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法

说明书

本发明公开了一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法，包括：理论星图生成；恒星及空间碎片星象；实测星图生成；理论星图及实测星图匹配；指向及像面旋转测定；恒星检索；底片模型优选；测光模型计算；空间碎片天文定位和测光。本发明能够根据观测视场大小自动优选底片模型，按照图像上给定时间，自动测定图像中心指向及像面旋转角，实现恒星理论坐标和实测坐标的自动匹配，实现图像上恒星灰度值和其理论星等的自动匹配，从而实现空间碎片的实时天文定位及测光。

技术领域

本发明涉及空间碎片定位技术领域，具体而言涉及一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法。

背景技术

在科研、军事等许多领域，都需要对空间碎片进行监视，一方面测定空间碎片的每一个观测时刻在天空中的位置及其变化，确定空间碎片的运行轨道，从而获取空间碎片精确的信息。基于此需求，空间碎片的精确测量是非常重要的基础环节，没有空间碎片的精确测量，空间碎片轨道识别，编目定轨，及精密定轨都无法实现。

空间碎片的位置精确测量有两种方法：绝对定位和相对定位，其中绝对定位就是利用望远镜的轴系实现空间碎片测量，它受到望远镜轴系加工精度、大气折射修正精度、温度变形等因素的影响，它不依赖背景恒星。相对定位是根据空间碎片和背景恒星的相对位置实现空间碎片的测量，望远镜指向精度不直接影响测量结果，但是当望远镜指向及像面安装误差大的情况下，就会造成恒星在图像上理论坐标和恒星在图像上实测坐标相差较大，尤其对于有像面误差的图像，边缘部分误差更大，无法满足给定匹配门限，因此造成恒星理论星图和实测星图匹配失败，无法实现相对定位。

空间碎片的光度精确测量也有两种方法：绝对测量和相对测量。其中利用不同视场中的多个标准测光定标星，得到的测光模型，称之为绝对测量模型，也称为绝对测光；利用同一视场中的多个测光定标星，得到的测光模型，称之为相对对测量模型，也称为相对测光。无论是哪一种测光方式，它都是建立在恒星实测灰度和与恒星理论星等匹配成功的基础上，而这同样需要较为精确的测站温度、相对湿度、及大气压强。即使如此，在仰角较低的天区，受大气折射改正精度影响，望远镜指向误差修正精度偏低。

基于现有天文定位方法的不足，本发明给出一种基于指向自动测定的空间目标实时天文定位方法，它能够根据观测视场大小自动优选底片模型，按照图像上给定时间和图像中心指向，无需指向信息输入，自动测定图像中心指向及像面旋转角，实现恒星理论坐标和实测坐标的自动匹配，从而实现空间碎片的实时天文定位及测光。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法，能够根据观测视场大小自动优选底片模型，按照图像上给定时间，自动测定图像中心指向及像面旋转角，实现恒星理论坐标和实测坐标的自动匹配，实现图像上恒星灰度值和其理论星等的自动匹配，从而实现空间碎片的实时天文定位及测光。对于固定站址(有精密的天文经纬度)的望远镜，该方法降低了望远镜轴系加工精度要求，降低望远镜外场安装调试要求，减少了测站环境温度参输入要求，减少了观测前需要指向标校的要求。对于可移动望远镜，该方法在无精密天文经纬度不能实现望远镜指向标校的情况下，能够自动测定望远镜两轴零点差，也能实现空间碎片实时天文定位及相对测光。更重要的是该方法能够在没有天文经纬度的移动站址上(只有地理经纬度)上实现高精度天文定位及相对测光。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位和测光方法，所述实时天文定位和测光方法包括以下步骤：

S1：生成天文定位恒星星库、和用于表述天文定位恒星星库所包含的所有恒星自身信息的第一索引数据；基于天文定位恒星星库，生成全天区理论星图、和用于表述全天区理论星图所包含的恒星之间角距信息的第二索引数据；

S2：接收至少一帧包括空间碎片和背景恒星的图像，获得图像上在预设检测门限内的恒星和空间碎片的星象信息；基于获取的恒星星象信息，计算得到任意两颗恒星之间的角距，生成恒星实测星图；