图像全站仪观测低轨卫星方法研究

随着巨型星座的发展,低轨卫星数量快速增长,雷达与大型光学望远镜等传统观测手段造价高、体积大,难以满足观测需求。图像全站仪作为传统高精度光学测量设备,具有观测精度和自动化程度高、造价低、机动性强等突出特点,可改造为低轨卫星观测系统。利用图像全站仪观测低轨卫星的重点在于指向信息获取以及观测图像中拖尾星点提取,文中建立了从卫星TLE数据到图像全站仪指向信息的数学模型,分析了卫星成像的拖尾特点,提出了基于轨道预测信息的拖尾星点提取算法。利用图像全站仪搭建低轨卫星观测系统进行观测实验,经计算分析得到内符合精度约为6″,观测精度较高,表明图像全站仪可用于低轨卫星观测,观测误差来源有待进一步研究。

基于RANSAC的残缺平面标靶稳健定位方法

针对圆形有效反射区域的平面标靶拖尾点和因遮挡造成的数据缺失问题,提出一种基于RANSAC的残缺平面标靶稳健定位方法。文中采用RANSAC算法拟合标靶平面,使经过测距误差修正的反射点规整位于标靶平面;利用Givens变换将空间三维圆拟合简化为二维圆RANSAC拟合。采用两个实验分析同一平面标靶因不同遮挡对定位精度的影响。结果表明,该方法能够有效解决拖尾点和数据缺失问题,提高平面标靶定位的鲁棒性。

基于卷积曲面的动态实时星图模拟

多星模拟器可动态刷新显示变化的星空,是星敏感器测试的关键设备。在动态条件下星点成像发生拖尾,要求星模拟器能够准确、实时仿真拖尾星图。建立了动态拖尾星点的卷积曲面模型。该模型是星点光斑弥散函数与权重函数沿着星点运动轨迹的卷积,可描述以任意形式运动产生的拖尾星点。提出了一种基于卷积曲面的像素离散算法,解决了星图仿真实时性不够的问题。先将星点轨迹分割为多段,再计算得到每段轨迹对应形成的星点光斑的像素值,将所有星点光斑累加。所提算法将多重积分化简,使得仿真速度提高了一个数量级,多星模拟器的刷新率达30 Hz。