彈道相機星體標校系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

梁國龍　何丁龍

（中國科學院 長春光學精密機械與物理研究所，吉林長春　130033）

彈道相機星體標校系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

梁國龍何丁龍

（中國科學院 長春光學精密機械與物理研究所，吉林長春130033）

為了提高光電經緯儀測角精度，實現(xiàn)經緯儀對目標的精確空間定位，本文設計了外場星體標校系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)組成、工作原理及試驗結果分析。利用xxxx彈道相機作為載體，進行了設計、加工、運輸，在外場進行了試驗。試驗結果表明：該彈道相機可實現(xiàn)精確定位，精度優(yōu)于10″，滿足指標要求。

星體標校經緯儀彈道相機

1　引言

星體標校是利用恒星在天上的準確位置作為真值來標定光電經緯儀的各單項誤差并結算系統(tǒng)指向精度的方法。光電經緯儀從生產到運輸?shù)交兀俚皆诨亟洑v過維修后，其總精度和各個單項誤差都需要計算，利用星體標校是一種最簡單也最準確的方法。

2　系統(tǒng)組成及工作原理

根據(jù)天文學原理，對于確定的恒星，在已知的時刻，星體相對于測量站的地理位置（β，）的視位置（A，E）是準確可知的，即在某已知時刻T，地球某觀測點的光電經緯儀瞄準星體時，其俯仰角真值E和方位角真值A與測量站的地理位置（λ，Φ）的關系是確定的的，其關系式為

星體標校采用加拿大的1m60CCD相機，分辨率1024x1024。可見光標校分系統(tǒng)是拍星光學系統(tǒng)。圖像記錄分系統(tǒng)負責記錄拍星圖像，隨動分系統(tǒng)負責引星，操作與控制分系統(tǒng)負責與相機通訊、引導儀器跟蹤星位置、操作各個分系統(tǒng)完成星體標校。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)組成框圖

系統(tǒng)上電后，操作人員在操作與控制分系統(tǒng)中選擇星號，并根據(jù)星號計算出當前時刻星的位置，1m60CCD相機采集，操作與控制系統(tǒng)引導主機跟蹤當前星體，對采集到的圖像經過處理后計算出當前系統(tǒng)的實際指向在通過最小二乘法計算出各單項誤差。

3　系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

相機采用加拿大的1m60高靈敏度ccd相機，通過自研光學系統(tǒng)，焦距200，視場可達4°x4°，對星的探測能力為3-5等星，相機與光學系統(tǒng)的實物如圖2所示。

圖2　相機及光學系統(tǒng)實物圖

圖3　主控軟件界面

操作與控制分系統(tǒng)是在Windows XP中文操作系統(tǒng)SP2+操作平臺下，VC++面向對象編程實現(xiàn)。充分利用XP操作系統(tǒng)的多任務多線程機制，軟件設計過程中采用模塊化結構。拍星界面如圖3所示。其中主要部分為星庫的顯示，在初始化星庫之后通過點擊星圖進行選星，在選擇完星體之后通過引導使光學系統(tǒng)對星體成像。對圖像進行閾值計算、目標分割、脫靶量合成后得出光學系統(tǒng)的實際指向，與此時的真值進行比較，可得出定向差、照準差、零位差和橫軸差等單項誤差。

4　試驗結果與分析

圖4拍星原始數(shù)據(jù)

值的誤差的均方根，在方位上是：4.0″，在俯仰上是7.2″。試驗得到的原始數(shù)據(jù)如圖4所示。

5　結語

本文通過裝載已知恒星庫，設計了xxxx彈道相機的星體標校系統(tǒng)，在總裝某基地進行了外場驗證。經試驗表明，星庫提供角度準確，系統(tǒng)跟蹤穩(wěn)定，精度結算算法高效、精確，精度結果滿足要求。

［1］劉中富.應用GPS授時時角拍星法標校測角精度［J］.光電工程，2004，31（增刊）：1-4.

［2］車雙良.光電經緯儀外場星校方法的理論與實踐［J］.光子學報，2004，33（10）：1-6.

梁國龍（1983—），男，吉林公主嶺人，博士學位，助理研究員，主要從事數(shù)字圖像處理方面的研究；何丁龍（1988—），男，吉林長春人，工程碩士，研究實習員，主要從事光電經緯儀設計和研究。