本文基于中科院南京天文儀器有限公司地基激光發(fā)射望遠鏡項目,以地平式跟蹤機架、直流電機直接驅(qū)動的光學(xué)望遠鏡為應(yīng)用背景,對指向控制、衛(wèi)星跟蹤和激光光尖自動導(dǎo)星方法進行研究,設(shè)計算法并編程實現(xiàn)。本文主要包括兩方面工作:一是望遠鏡控制軟件系統(tǒng)開發(fā),二是激光圖像處理。望遠鏡控制軟件系統(tǒng)主要負責(zé)指向控制和衛(wèi)星跟蹤,包括理論位置獲取、跟蹤算法實現(xiàn)、指向誤差修正、人機交互與網(wǎng)絡(luò)通信等功能,激光圖像處理主要用于光尖檢測與標定,包括CCD校正、濾波降噪、邊緣檢測、激光光尖與星像識別、坐標計算等功能。在學(xué)習(xí)、繼承了天儀公司原有望遠鏡軟件控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,完成了該望遠鏡控制系統(tǒng)的算法設(shè)計和軟件開發(fā),重點研究了以下內(nèi)容:在指向控制方面,選用機架模型進行指向誤差修正,首先測定碼盤零點偏差,再獲取多組全天區(qū)的指向誤差數(shù)據(jù),包括方位軸、高度軸、方位誤差、高度誤差,通過Matlab最小二乘擬合,得到機架模型的系數(shù),并在控制程序中實時糾偏。在顯著性水平α=0.05下進行殘差分析,剔除偏離過大的點以提高擬合精度。通過計算均方根誤差,相關(guān)系數(shù),F檢驗的p值驗證了模型有效性。經(jīng)測試,模型修正后的指向精度優(yōu)于5"。在衛(wèi)星跟蹤方面...

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題相關(guān)技術(shù)研究進展
        1.2.1 望遠鏡計算機控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 天文圖像處理研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
第2章 望遠鏡結(jié)構(gòu)與電控部件選型
    2.1 控制系統(tǒng)性能指標要求及系統(tǒng)組成
    2.2 望遠鏡機架形式
    2.3 驅(qū)動方式
    2.4 位置環(huán)反饋裝置
    2.5 電機選型
    2.6 限位保護
    2.7 反饋回路設(shè)計
    2.8 本章小結(jié)
第3章 望遠鏡軟件系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計及軟件開發(fā)環(huán)境
    3.2 軟件基本功能的實現(xiàn)
        3.2.1 參數(shù)文件的讀寫
        3.2.2 手動校正功能
        3.2.3 網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計
    3.3 本章小結(jié)
第4章 望遠鏡指向與跟蹤算法的設(shè)計與實現(xiàn)
    4.1 望遠鏡控制算法設(shè)計
        4.1.1 PID調(diào)節(jié)與電機控制
        4.1.2 模擬PID控制器與數(shù)字PID控制器
        4.1.3 積分分離式PID算法
        4.1.4 增量式PID算法
        4.1.5 增加輸入前饋補償?shù)膹?fù)合控制及控制系統(tǒng)仿真
        4.1.6 控制器參數(shù)的整定
    4.2 恒星理論位置的獲取與計算
        4.2.1 恒星坐標的獲取
        4.2.2 恒星理論位置的計算流程
    4.3 恒星的指向與跟蹤算法設(shè)計
    4.4 指向誤差修正
        4.4.1 指向誤差影響因素分析
        4.4.2 常用指向誤差模型
        4.4.3 誤差數(shù)據(jù)獲取與指向模型系數(shù)求解
        4.4.4 誤差數(shù)據(jù)分析及模型符合度驗證
        4.4.5 指向誤差修正效果
    4.5 蒙氣差修正
    4.6 衛(wèi)星理論位置的獲取與計算
        4.6.1 衛(wèi)星預(yù)報文件的解析
        4.6.2 插值算法比較分析
        4.6.3 插值多項式系數(shù)的求解
    4.7 衛(wèi)星跟蹤算法設(shè)計
    4.8 衛(wèi)星軌道跟蹤試驗
    4.9 本章小結(jié)
第5章 激光光尖導(dǎo)星與圖像處理算法設(shè)計
    5.1 非標準光尖圖像的產(chǎn)生
    5.2 光尖識別算法設(shè)計
    5.3 空域法圖像預(yù)處理
        5.3.1 濾波降噪
        5.3.2 圖像增強
    5.4 頻率域圖像處理
    5.5 前景提取與邊緣檢測
    5.6 激光光尖標定
    5.7 像素分辨率的測定
    5.8 CCD校正與圖像疊加
        5.8.1 CCD暗場與平場校正
        5.8.2 圖像疊加提高信噪比
    5.9 同步衛(wèi)星星像識別與計算
        5.9.1 同步衛(wèi)星星像識別
        5.9.2 質(zhì)心坐標與星等計算
    5.10 激光光尖檢測與標定試驗
    5.11 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文的創(chuàng)新點與工作量
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3821479