【摘要】：測(cè)月天文定向方法既有傳統(tǒng)天文定向方法抗干擾和無(wú)誤差累積的優(yōu)勢(shì),又能在一定程度上解決云霧條件下恒星不可見(jiàn)的問(wèn)題。此外,通過(guò)相機(jī)成像的方式實(shí)現(xiàn)測(cè)月定向,可有效脫離人為干預(yù),再結(jié)合計(jì)算機(jī)的儀器控制和數(shù)據(jù)處理,可實(shí)現(xiàn)航向角的自動(dòng)化獲取。論文自主開(kāi)發(fā)了一款月相仿真軟件,提出了基于圓擬合、橢圓擬合兩種方法實(shí)現(xiàn)月球中心位置提取,根據(jù)月球成像特點(diǎn)利用室內(nèi)全物理仿真星空穹頂進(jìn)行相機(jī)內(nèi)方位元素的標(biāo)校,利用傾角傳感器和水天線圖像分別實(shí)現(xiàn)陸海環(huán)境下相機(jī)外方位元素的標(biāo)校,利用科學(xué)級(jí)CCD和魚眼鏡頭組成魚眼相機(jī),并結(jié)合傾角傳感器、天文計(jì)時(shí)器和便攜式計(jì)算機(jī)組成測(cè)月定向裝置,分別進(jìn)行了陸�；鶞y(cè)月定向?qū)嶒?yàn),實(shí)驗(yàn)取得了初步的成效,填補(bǔ)了相關(guān)研究領(lǐng)域的空白。論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:(1)介紹了測(cè)月天文定向的理論基礎(chǔ)和基本原理,并從理論上嚴(yán)密分析了航向角的誤差來(lái)源。結(jié)果表明,航向角的精度主要受測(cè)站位置精度、月球中心位置提取精度、像主點(diǎn)坐標(biāo)精度和相機(jī)姿態(tài)參數(shù)精度的影響。(2)自主開(kāi)發(fā)了一款月相仿真軟件,具有動(dòng)靜態(tài)兩種運(yùn)行模式,可實(shí)現(xiàn)全球任意位置任意時(shí)刻的月相仿真,為后文提供了月相仿真圖像數(shù)據(jù)源。(3)引入Sobel-Zernike算子實(shí)現(xiàn)月相邊緣的亞像素級(jí)檢測(cè),提出基于圓擬合、橢圓擬合兩種方法實(shí)現(xiàn)月球真實(shí)邊緣的精確篩選,并以此擬合月心位置,并分別進(jìn)行了半物理仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法精度。半物理仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)月球大致成像在相機(jī)視場(chǎng)中央時(shí),基于圓擬合方法的月球中心位置提取外符合精度為0.44~6.07角秒,基于橢圓擬合方法的月球中心位置提取外符合精度為2.78~17.20角秒。利用基于橢圓擬合方法對(duì)實(shí)測(cè)月球圖像進(jìn)行中心提取,結(jié)果表明內(nèi)符合精度優(yōu)于7.81角秒。(4)利用成像質(zhì)量好且亮度可控的室內(nèi)穹頂?shù)哪M星點(diǎn)作為觀測(cè)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了相機(jī)內(nèi)方位元素的標(biāo)校。引入傾角傳感器實(shí)現(xiàn)陸基相機(jī)外方位元素的標(biāo)校,提出一種通過(guò)室內(nèi)外分別成像的方法確定相機(jī)姿態(tài)參數(shù)。通過(guò)對(duì)水天線成像實(shí)現(xiàn)�；鄼C(jī)外方位元素的標(biāo)校,提出一種基于高度角約束的水天線擬合算法確定相機(jī)姿態(tài)參數(shù)。(5)提出一種基于魚眼相機(jī)、傾角傳感器、天文計(jì)時(shí)器和便攜式計(jì)算機(jī)的陸基超大視場(chǎng)測(cè)月定向方法,提出一種基于魚眼相機(jī)、天文計(jì)時(shí)器和便攜式計(jì)算機(jī)的�；笠晥�(chǎng)測(cè)月定向方法,并分別進(jìn)行了陸�；鶞y(cè)月天文定向?qū)崪y(cè)實(shí)驗(yàn)。陸基實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,跟蹤拍攝15分鐘,定向結(jié)果內(nèi)符合精度優(yōu)于?7.5角秒,外符合精度為?20角秒左右。�；鶎�(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)月定向航向角與測(cè)星定向航向角平均相差71.2角秒。
【學(xué)位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P184.5
【圖文】：

戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出了球面圓擬合算法確定月球中心位置，將定向精度提高了 0.5″[27]。該方法定向精度高，且克服了傳統(tǒng)天文定向只能觀測(cè)星點(diǎn)的不足，擴(kuò)展了天文定向的可用范圍。不足的是，該方法需要用肉眼通過(guò)經(jīng)緯儀的十字絲中心對(duì)月球邊沿進(jìn)行多次精確照準(zhǔn)，對(duì)作業(yè)員提出了一定技能要求，且不同作業(yè)員存在人儀差的問(wèn)題。自上世紀(jì) 70 年代以來(lái)，隨著電荷耦合元件（CCD，Charge Coupled Device）的問(wèn)世和數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始嘗試使用 CCD 敏感天體成像，建立 CCD 量度坐標(biāo)系與天球坐標(biāo)系的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)沒(méi)有人為干預(yù)的自動(dòng)化天文定位定向[28-34]。2005 年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)岳富占等人提出了一種基于地球敏感器和加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)月球車自主定向的算法，如圖 1.1 所示，與月相類似，在月球上觀測(cè)的地球是有“地相”變化的，該方法停留于數(shù)學(xué)仿真階段，實(shí)際可行性和精度有待驗(yàn)證[35]。

在月球上觀測(cè)的地球是有“地相”變性和精度有待驗(yàn)證[35]。圖 1.1 “地相”和月球車大學(xué)韓永琪設(shè)計(jì)了一款基于圖像處理的天文定一。該裝置將 CCD 攝像頭精確固定在經(jīng)緯心與經(jīng)緯儀十字絲中心的夾角，避免了人為右的定向精度，然而該方法依賴于 CCD 攝像方向度盤值時(shí)仍需肉眼照準(zhǔn)，這兩個(gè)過(guò)程均不

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2712661