数字天顶摄像仪中CCD星像亚像素定位的改进二维矩方法

在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中,要求对CCD数字图像中星像中心进行亚像素定位。利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正确读取,利用矩形模板实现不同亮度星像的自动搜索。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上,提出利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改进。利用MATLAB实现对实测CCD星像数据的处理与分析,探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响,给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析,在修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算,暗星定位精度可达0.1～0.15像素。

垂线偏差自动测量系统CCD星像去噪方法

根据天文大地测量原理,并集成GNSS和CCD技术,垂线偏差自动测量系统能够实现垂线偏差的快速高精度测量。该测量系统后端主要任务是对CCD星像进行处理,作为CCD星像处理的前提,图像噪声处理可为此后星象搜索准确率与定位精度等工作提供保障。本文通过峰值信噪比的计算,对中值滤波、均值滤波、Butterworth低通滤波及组合去噪方法在仿真CCD星像去噪中的效果进行了比较。试验结果表明,采用3×3模板的中值滤波方法对CCD星像的去噪效果优于其他方法。基于去噪前后成对实测CCD星像,分别计算测站点垂线偏差及其标准差,比较结果表明3×3模板的中值滤波方法对CCD星像去噪能有效改善垂线偏差的精度。

电子倍增CCD星相机的设计

针对导航领域对星相机的性能要求,通过在星相机中应用新型的电子倍增CCD(EMCCD),设计一种探测能力强、数据更新快的成像系统。说明了EMCCD工作原理,分析了EMCCD信噪比,介绍了基于TC285电子倍增CCD的星相机的设计方案,给出了CCD驱动电路、视频信号处理电路以及时序控制器的设计。用模拟拍星实验和实际拍星实验验证了所设计的相机的性能,同时对相机的应用进行了初步分析。通过分析实验图像的信噪比说明了设计的星相机具备在积分时间8ms以内探测6等星的能力,且其图像数据更新频率可达10frame/s,满足用短积分时间进行快速星光成像的要求。

基于CCD星跟踪器的飞行器姿态估计算法研究

第二代 CCD星跟踪器作为飞行器姿态测量仪器 ,因其指向精度高、无姿态累积误差、快速的故障恢复能力和智能化而受到人们的青睐。介绍了根据 CCD星跟踪器的视场来确定飞行器姿态的原理及如何运用改进遗传算法来求解这一问题 ,仿真结果表明效果良好。

CCD星敏感器光学系统设计

介绍ＣＣＤ星敏感器用光学系统设计的参数选择，光学系统的设计光谱范围０．４８、０．８５μｍ；焦距为７５ｍｍ，Ｆ／１．４４，视场８．５°。该系统为复杂化的Ｐｅｔｚｖａｌ结构形式；以点列图能量集中度和能量重心偏评价光学系统的成像质量。所选用的ＣＣＤ芯片像元尺寸为２３μｍ×２３μｍ，像元数３８４×２８８，全视场内混色光点列图能量重心偏最大值１．６μｍ，对应于４．３９角秒。

基于环境星CCD数据的区域植被覆盖度遥感估算

以雅砻江流域二滩水库周边为研究区,选用环境星CCD数据,基于NDVI的像元二分模型进行了研究区植被覆盖度的遥感估算,并将估算结果与同时期TM影像估算结果作对比。结果显示,估算结果基本吻合,表明环境星CCD数据可以用于多源遥感数据融合分析区域植被覆盖状况研究。

当前CCD星敏感器及其在航天中的应用

本文阐述了星敏感器的定义、分类;简要地介绍了CCD星敏感器的结构、工作原理和应用;重点介绍了美国、日本、英国和德国研制的几种有代表性的卫星、航天器等姿态测量用CCD星敏感器。

基于Qt的船用CCD星敏感器导航系统仿真研究

针对星敏感器这种典型船用自主导航设备进行建模,在一定程度上利用软件模拟CCD星敏感器工作原理,感知由剧情平台所提供的船舶位置和姿态信息采用以太网作为同星敏感器导航设备的通信接口,通过仿真模型计算给出船舶当前姿态信息,采用以太网发送给综合导航驾驶台仿真软件进行综合显示。此仿真系统满足模拟星敏感器运行情况、跨平台和交互性等需求,目前已经成功应用于实际项目,具有良好应用价值。

CCD星敏感器在天文导航系统中的应用

本文介绍了基于星图匹配技术的新一代大视场天文导航原理和CCD星敏感器的基本工作原理，并对导航的精度做出理论计算，可适用于空中飞行器、舰船、陆用战车等武器装备，是天文导航今后的发展方向。

一种改进的全天自主三角形星图识别算法

三角形算法是一种当前使用最为广泛的星图识别算法 ,但作为其识别基元的三角形的特征维数比较低 ,容易出现冗余匹配或误匹配 ,因而对测量误差比较敏感。针对这一缺点 ,从导航星的选取、星座数据库的构造和算法的实现三方面着手对传统三角形算法进行改进 ,提出了新的导航星自动选取方法和导航星座数据库构造方法 ,并在此基础上实现了改进三角形算法 ,其数据库容量和实时性都略优于传统三角形算法 。

用KMP算法进行星敏感器星图识别的方法

CCD星敏感器的关键问题是星图识别。从字符串的模式匹配来考虑这个问题,先把星图通过高通滤波器,然后用0-1的方法建立导航星库,再采用KMP算法来进行星图识别。仿真结果表明该算法每区域的识别时间才0.2486ms,并且克服了在许多星等相近的亮星或星对角距很小的视域内识别率严重降低的缺点。该算法有很好的鲁棒性。

基于多时相环境星数据的甘蔗收割过程遥感监测

广西是中国最大的蔗糖产地,种蔗面积和蔗糖产量均占全国的约60%。及时、准确地监测广西甘蔗种植和收割信息,对于甘蔗生产具有重要的意义。该文采用多时相HJ-1A、B星CCD图像开展广西扶绥县甘蔗种植和收割信息提取及面积估算示范研究。选取从2009年11月5日到2010年2月19日共四个时相CCD图像,逐时相提取甘蔗信息,通过叠加运算,得到相邻两个时相期间甘蔗收割范围和收割面积,完成对2009/2010榨季甘蔗种植和收割情况的遥感监测。研究表明,1)在适当的时相下,HJ-1A、B星CCD图像的空间分辨率,波段设置和辐射分辨率,能够满足县域及以上区域尺度下地物复杂地区进行大宗农作物种植信息提取和面积估算的应用需求;2)多时相HJ-1A、B星CCD图像能够监测甘蔗收割过程,可以满足时相要求较高的农业资源调查统计遥感应用的要求。

一种改进全天自主栅格星图识别算法

栅格算法是一种较优秀的星图识别算法 ,但它要求视场中有较多的恒星 ,从而要求星跟踪器有大的视场或高的星等灵敏度。为了克服这一缺点 ,引入主星的概念 ,并在星图识别过程中加入星等信息。仿真结果表明改进后的算法只需较少的恒星就能保证算法的鲁棒性 ,且实时性得到显著改善。

一种基于遗传算法的全天自主星图识别算法

:CCD星跟踪器作为飞行器的姿态测量仪器有许多优点 ,它必须有一种全天自主星图识别算法来支持其工作。现有的星图识别算法都可以认为是一种模式识别 ,本文将星图识别视为一种组合优化问题 ,并用遗传算法来求解它。仿真结果表明与现有星图识别算法相比 ,本文算法具有良好的鲁棒性和实时性 ,且所需导航星数据库的容量小。

SOFM星三角聚类的星图识别算法

介绍了一种利用SOFM(自组织特征映射)网络的聚类功能进行全天星图识别的算法。应用C++软件编程,对全天导航星星表的星信息进行了星三角采样、分类,指出SOFM网络可以很好地提取、反映星表中的复杂信息。从实际观测星图的识别结果可以看出该算法能在中型以上视场的星图识别中发挥很好的作用,虽然识别时间比三角形算法长了些,但其抗噪能力远超过任何其他方法。

基于多时相环境星数据的崇左市甘蔗遥感监测

广西是我国最大的蔗糖产地，种蔗面积和蔗糖产量均占全国的约60％。及时、准确地监测广西甘蔗种植和收割信息，对于甘蔗生产具有重要的意义。本文利用多时相HJ-1 A、B星CCD图像开展广西崇左市甘蔗长势、种植面积、收割过程和总产估算遥感监测。结果表明：（1）10月底11月初的环境星CCD图像提取甘蔗信息效果较好。这一时相，综合利用多光谱信息，可以较好地排除其他地物，提取甘蔗信息。（2）环境星CCD图像能够满足影像数据时相要求较高的农作物遥感监测的要求。在夏秋季节甘蔗关键生育期，多云多雨，环境星CCD图像大幅宽快重访的特点也能够获得比较理想的图像，对甘蔗长势进行监测；在甘蔗榨季，多时相的环境星CCD图像，可以跟踪甘蔗的收割过程，进行甘蔗收割过程的监测。

基于衍射光学的无人机飞行姿态控制方法

针对当前飞行姿态控制精度较低等问题,提出基于衍射光学的无人机飞行姿态控制方法。将衍射光学与CCD星敏感器内的光学系统模块相结合,构建折衍混合系统模块。考虑光阑与透镜的接触条件,利用折衍混合系统模块的衍射透镜,在CCD星敏感器较宽频段内消除恒星成像色差。利用CCD星敏感器中的恒星成像,通过获取恒星质心,识别、跟踪星图,估计姿态等计算获取天体空间中CCD星敏感器视轴的瞬间指向,得到无人机飞行坐标变换矩阵,实现无人机飞行姿态控制。仿真结果显示,所提方法能有效控制无人机飞行姿态,光学系统成像经衍射光学元件散焦处理后的不同视场在30微米中可汇总85%以上的能量,同时降低了二级光谱,成像质量高,提升了无人机飞行姿态控制精度。

Tycho-2星表读取及恒星视位置计算研究

为了建立高精度的恒星视位置计算模型,该文基于FORTRAN语言对Tycho-2星表进行读取,并分别绘制J2000.0时刻全球和中国区域恒星分布图;建立了一个新的恒星视位置计算模型,对天顶望远镜实测CCD星像进行处理,并与NOVAS-F程序的视位置计算结果进行比较,以此验证新的计算模型的可行性。实验结果表明,新的恒星视位置计算模型精度符合精密天文大地测量标准。

Research on HJ-1A/B satellite data automatic geometric precision correction design

Developed independently by China,HJ-1A/B satellites have operated well on-orbit for five years and acquired a large number of high-quality observation data.The realization of the observation data geometric precision correction is of great significance for macro and dynamic ecological environment monitoring.The paper analyzed the parameter characteristics of HJ-1 satellite and geometric features of HJ-1 satellite level 2 data(systematic geo- corrected data).Based on this,the overall HJ- 1 multi- sensor geometric correction flow and charge-coupled device(CCD) automatic geometric precision correction method were designed.Actual operating data showed that the method could achieve good result for automatic geometric precision correction of HJ-1 satellite data,automatic HJ-1 CCD image geometric precision correction accuracy could be achieved within two pixels and automatic matching accuracy between the images of same satellite could be obtained less than one pixel.

Auto-compensation of velocity-height ratio for Chang’E-2 satellite CCD stereo camera

The TDI-CCD imaging method using auto-compensation of velocity-height ratio (VHR) was applied to Chang’E-2 satellite CCD stereo camera.Factors that influence the image quality of the camera were discussed,among which the mismatch error in VHR was found to be the main cause.An auto-compensation scheme for VHR was developed.The validity and effectiveness were proved by the on-orbit high quality images.