上海天文馆双焦点可切换一米望远镜主焦点的天体测量精度评估

上海天文馆望舒天文台的双焦点可切换一米望远镜是目前国内建成的最大口径的科普天文望远镜。该望远镜采用人工切换主焦点和耐式焦点的双焦点设计方案,耐式焦点主要应用于大众科普的目视观测,主焦点配备了大靶面科学级CMOS终端,视场达到1.5°×1.1°。较大的观测视场除了适合开展重要的天象直播活动以外,还可以充分应用于新星和超新星巡天搜索、太阳系小天体和人造天体监测等科研课题的研究。基于实测资料,对该望远镜主焦点的天体测量精度进行分析评估,结果表明:对于信噪比大于5的星象,星象位置的重复测量精度优于0.1 pixel;当信噪比为30时,重复测量精度优于0.05 pixel。以高精度的Gaia DR3星表作为参考星表,分析得出该望远镜主焦点CMOS观测图像的非线性特征明显,归算时需要用到3阶(20参数)模型。对于测试观测资料,亮于15 mag的恒星观测精度约为0.05′′;观测精度随着星等变暗逐渐下降,17.5 mag的恒星观测精度约为0.1′′。

工业摄影测量网形一致性对测量重复性精度影响研究

为提高空间望远镜桁架形变测量精度,对影响工业摄影测量精度的主要因素之一——测量网形进行研究,发现工业摄影测量网形的质量直接影响形变测量精度,在保证测量网形稳健性优的前提下,保持高的测量网形一致性可以大幅度提高形变测量精度。为验证该结论,以测量重复性精度为评价指标,在实验室条件下对测量网形一致性进行测试研究,结果表明高的测量网形一致性比随机网形提高至少2倍以上的测量重复性精度,可为提高空间望远镜形变测量精度提供技术支持。

1962—1986年JYD_（1968．0）地极坐标的均匀化及其与BIH的比较

本文研究了１９６２—１９８６年ＪＹＤ_（１９６８．０）地极坐标均匀中星表系统差，章动系列的变动和光行差常数变动的影响，并将经过改正后的ＪＹＤ_（１９６８．０）地极坐标系统和ＢＩＨ系统作了比较。

一米新真空红外太阳望远镜多波段光谱仪光谱弯曲分析

在太阳长狭缝光谱观测中,光谱的狭缝方向和色散方向应该分别与CCD探测器的两个边缘平行。但实际上,由于狭缝、光栅、CCD探测器的机械安装精度等原因,会造成他们之间的位置关系不匹配,导致得到的太阳光谱总是存在一定的倾斜和变形。即使有时这些倾斜很微小,也会对太阳光谱的平场计算造成严重影响,从而影响整个光谱数据的处理过程。对抚仙湖1 m新真空红外太阳望远镜多波段光谱仪得到的一组Hα光谱数据的倾斜量做了测量和分析,并讨论了其对太阳光谱平场计算的影响。

基于畸变梯度重构畸变的在轨标定方法

提出一种基于畸变梯度重构畸变的在轨标定方法,该方法充分利用微角秒测量精度的星间距测量技术,不受恒星赤经、赤纬精度的限制,能使望远镜光学畸变的标定精度达到微角秒量级。介绍了基于畸变梯度重构畸变的原理,并对由光学设计软件导出的光学系统进行了畸变标定仿真实验,结果表明:当光学系统波像差控制在0.0733λ内且星角间距测量误差为0.3微角秒时,畸变标定精度可达0.28微角秒,满足近邻宜居行星探测的畸变标定要求。

精密跟踪型望远镜适配的快速星图匹配

空间目标的精密定轨需要高精度的天文定位技术,而星图匹配是天文定位的基础。本文针对精密跟踪型望远镜提出一种快速星图匹配算法,它包含优化三角形匹配和序列图像修正两部分。论文主要叙述了该算法原理、流程与实现,并对其速度与精度等方面进行了研究。首先,利用编码器轴系定位划取指向天区的星表数据,经筛选和归算列为导航星表。接着,应用降维查表的方法加速三角形匹配并通过理想坐标底片常数之间的关系校验得出首帧匹配结果。然后,修正算法结合后续各帧中望远镜指向的变化量计算导航星的理想坐标,并应用上一帧的底片常数,匹配观测星和导航星。最后,对底片常数计算得出的导航星和目标定位结果进行统计对比。经实验,计算39组星对时采用快速三角形匹配可以将时间缩短至近1/300;对后续图像(每帧含大约100组匹配星对)使用序列图像修正算法,均可以在0.04 s以内完成匹配;采用快速星图匹配算法获取的匹配星对用于对中高轨激光星定位,其平均误差在0.5″左右。由此可见,快速星图匹配算法充分满足精密跟踪型望远镜天文定位精度高、速度快的要求。

一种在机检测触发式测头精度现场快速标定方法

通过改变探针长度、探测速度和探测角度等参数,测定一款国产在机检测用触发式测头的预行程误差并建立误差补偿数据表。针对触发式测头由于自身三脚支架结构导致各向异性明显的特点,提出一种“离线误差数据表”+“在线方位判定”相结合的现场测头三脚支架方位快速标定方法。经实验验证,该方法能有效提高测头精度,并且提高在机检测标定效率90%以上。

两个底片天区的依巴谷星自行

利用上海天文台佘山４０ 厘米折射望远镜拍摄的２ 个底片天区１５ 张照相底片上的３１ 次观测，以ＡＣＴ 星表作为初始参考星表，按中心重叠法进行归算处理，得到了１６ 颗依巴谷星和３８ 颗场星的高精度位置和自行结果，其中依巴谷星的赤经和赤纬标准误差的平均值分别为１０ ．５ ｍａｓ 和７ ．５ ｍａｓ，赤经自行和赤纬自行标准误差的平均值分别为０ ．７０ ｍａｓ／ｙｒ 和０ ．５９

星敏感器动态精度评价方法

针对现有精度评价方法无法有效计算星敏感器在大动态条件下精度的问题,基于星敏感器成像模型与星对角距的不变性,提出了一种星敏感器动态精度评价方法。阐明了该方法的原理,提出了计算流程和统计方法。基于风云卫星在轨数据,对比了该方法与常用的滑动窗口法的处理结果,分析了两种方法在小角速率条件下处理的等价性,验证了该方法的可行性。基于地面观星数据,分析了两型星敏感器在不同动态条件下的测量精度。与现有的动态精度评价方法相比,该方法可有效地剥离动态过程中测试系统引入的误差,更真实地反映动态条件下星敏感器的实际测量精度。

双坐标测量机协调控制系统

描述了一种三级递阶双坐标测量机协调控制系统,包括各级的任务分配、系统构成、定位规则、控制策略及实时递阶算法,并进行了双坐标测量机点位测量的协调实验。

基于几何扭曲模型的CCD图像扭曲校正残差及分析

在已知图像几何扭曲模型的基础上,对2013年2月5日使用云南天文台2.4 m望远镜观测近地小行星(99942)Apophis资料中的58幅CCD图像进行了几何扭曲校正,并对校正后的图像测出的星像位置进行了几何扭曲残差分析。结果发现,星像位置X、Y两个方向的几何扭曲残差约在±0.02 pixel内。为了探究影响几何扭曲残差大小的因素,设计了仿真实验。将模拟星像函数经过设定的扭曲函数模型添加几何扭曲,得到受扭曲的星像函数,并对扭曲前后的星像进行几何扭曲残差分析。结果显示,星像的半峰全宽(FWHM)越大,几何扭曲模型的扭曲变化越快,几何扭曲残差越大。

土星主要卫星天体测量定标试验

在地面望远镜观测土星主要卫星的精确定位中,目前普遍采用CCD成像技术。为了测量视场中暗卫星的位置,常采用4颗主要卫星(土卫三-土卫六)进行定标。鉴于技术的进步,目前CCD视场正在逐步增加,如何精确定标图像值得研究。利用2010年1月20日在云南天文台1 m望远镜上观测的不同取向的105幅CCD图像进行了试验研究。采用了美国喷气推进实验室土星主要卫星历表和美国海军天文台的UCAC4恒星星表进行计算,相对于不同的参考对象进行定标。结果表明,采用4颗主要卫星进行定标并测量离卫星较近的观测对象时具有较好的测量准确度和内部精度。测量离定标星较远的卫星时,这种定标方法具有较大的不确定性。采用6颗主要卫星(土卫三-土卫八)进行定标,所有卫星的测量结果具有更好的外部和内部符合。即便如此,采用四常数模型和六常数模型定标的结果都不是令人满意,这揭示CCD视场存在明显的扭曲效应。如果采用视场中的恒星定标,卫星的外部符合和内部精度明显变差,这说明UCAC4恒星参考星表也不是理想的定标用参考星表。

数字近景工业摄影测量系统测量重复性研究

测量重复性是数字近景工业摄影测量系统精度测评的重要指标。本文按照GB/T34890-2017《数字摄影三坐标测量系统的验收检验和复检检验》的规定,评定了数字近景工业摄影测量系统的测量重复性,并与JJF1033-2016《计量标准考核规范》的评定方法、计算值进行了比较。通过评定发现:GB/T34890-2017规定的评定方法所得测量重复性略偏大,但计算方便,计算结果反映了摄影测量系统的稳定性水平。

火星探测环绕段自主光学导航算法研究(特约)

针对火星探测环绕段自主导航需求,结合初始轨道参数及光学导航相机拍摄的火星图像,提出了一种基于火星本体的高精度自主导航方法。该方法首先利用初始轨道参数得到火星在导航相机像平面下的投影图,然后将该投影图与导航相机拍摄的火星图进行匹配融合得到火星的边缘图,后利用该边缘图进行精确椭圆拟合,继而可实现器-火视线距和视线矢量的测量,在算法仿真过程中充分考虑到了工程实现中可能会遇到的图像旋转、平移及尺寸变换问题,仿真结果表明:提出的利用先验信息的图像融合测量算法较单独利用火星图像进行导航测量的方法,精度和可靠度均有较大提升,可满足火星探测环绕段的任务需求。

基于坐标测量机PC-DIMS系统高精度高效率检测锥度环塞规的方法

随着先进制造业的发展,锥度规检测需求增加,传统检测方式无法满足检测需求,本文介绍利用高精度坐标测量机对锥度规编写通用程序进行批量检测,且不受规格限制,并对检测误差进行了分析,提高了锥度规的检测效率。

基于测量体系对汽车饰件表面法向作用及对测量误差影响的探讨

本文对汽车饰件的开发的测量系统作了简单介绍,在此基础上解释了零部件的法线在三坐标测量中的理论意义,并对三坐标的测量误差进行了讨论。在此基础上进一步指出若不考虑零部件的法向方向,从任意位置对被测零部件进行三坐标测量,将会带来不可控的误差。

宽视场条件下红黑树中心局域化加速的星图匹配技术

较宽视场的星图匹配往往存在数据量巨大、边缘效应明显等问题进而影响计算的速度和精度。本文采用放大中心视场并优先处理的思想进行程序加速,并采用三次底片常数拟合匹配数据,减小宽视场观测中边缘视场处目标的定位误差。在实际的算法实现中,采用了基于红黑树的动态数据结构适配于中心视场的扩大;并应用GeoHash编码技术进行全域星象匹配。实验结果显示:三角形的匹配时间相较于原始算法减少了70.68%;在计算准确性上与系统原装软件的误差在亚像素水平;激光星轨道关联实验显示,关联差均在20″以内。长达一个月的实测结果表明,本文提出方法成功匹配了多达65万帧图像,识别准确率超过90%,平均每个观测夜识别到的目标达到580个。