【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间目标探测成像，具体涉及一种基于短波红外探测的天文定位方法。
技术介绍
1、可见光波段进行空间目标探测成像时，主要是对太阳光在目标表面的反(散)射光进行探测。但是在白天观测时，由于天光背景很强，极大地降低了可见光系统的探测能力，这也导致可见光波段地基探测系统无法对处于白天的目标进行有效观测，为了大幅提高观测目标的数量保证目标的全覆盖，有必要开展空间目标的白天观测。
2、使用红外波段探测一定程度上可弥补可见光波段探测的缺点。与可见光相比，红外波段探测可以感应空间目标自身的红外辐射，并且红外波段天空背景辐射比可见光波段低很多，大气传输率比可见光高，大气对红外辐射基本上是透明的，因此，红外波段不需要空间目标反射太阳光便可对其进行昼夜观测。而短波红外则是观测空间目标时大气透过率最高红外波段。因此，使用短波红外探测技术在白天开展空间目标观测，可极大提升空间目标的观测效率及观测数据弧段的连续性。此外，与可见光波段相比，短波红外波长较长，可以绕过云和雾霾中的固体、液体小颗粒继续传播，在应对气溶胶、雾气、烟尘等干扰方面具有独特优势。结合我国短波红外元件的制备技术已经成熟，短波红外技术的应用能够为空间目标提供全天时和全天候监测的潜力，同时它也是传统光电天文观测重要的技术升级方向。
3、目前较为成熟的基于短波红外技术的近地目标探测识别技术都是基于图像特征的。该技术仅限于极低轨道目标或低轨大型目标，首先对这些目标进行红外观测，解耦它们的空间结构，再通过与已记录的目标图像特征的比对做到目标的识别、作用、国别等的分
4、而对于目标图像退化为圆点的近地小目标的识别可以首先对其进行天文定位，再与轨道数据库中所有目标的轨道进行关联，确定该目标的国际编号。天文定位是根据图像中空间目标和背景恒星(也称定标星)的相对位置，给出目标位置的一种定位方式，它是通过建立定标星的理想坐标和图像坐标之间的映射关系来实现的。
5、虽然采用天文定位技术可以实现近地小目标的识别，但是基于短波红外的天文定位技术较基于可见光的天文定位技术有着极大局限性。具体表现在以下几个方面。
6、(1)缺少用于定标的红外星表。要实现空间目标的天文定位，必须有对应的定标星表提供恒星的星等、位置等相关信息。基于短波红外技术可实现全时段观测，它不仅需要可见光星表在夜间定位空间目标，还要采用红外星表在白天定位空间目标。但是用于定标的红外星表尚属空白，一方面，通用的星表(如tycho-2、gaia)收录的具有有效红外辐射的恒星极其有限；另一方面，现有的红外星表(如2mass、wise)不仅缺少天文导航所必须的恒星自行、光行差、视差等信息，而且恒星分布极不均匀。
7、(2)观测星少，定标星多，易出现误匹配。太阳辐射是红外探测器白天成像噪声的最主要的来源。它使图像上暗弱的背景恒星湮没在噪声之中，只有视星等高的背景恒星才能显现出来，这就导致用于星图匹配的观测星象极少。而在星图匹配中，由于定标星数目远多于观测星数目，会导致匹配关系式的限差变相宽松，出现误匹配的情况。其次，由于定标星表存在大量冗余会造成算力浪费及计算时间不确定。
8、(3)观测星少，易使底片常数误差变大。短波红外技术在白天的应用主要受制于背景恒星的信号信噪比较低，而数量较少观测星难以精确计算底片常数。同时，在白天观测时大气折射较差，星象的光心误差也较大，这些也影响底片常数的准确性。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有基于短波红外的天文定位技术存在极大局限性的问题，提供一种基于短波红外探测的天文定位方法。
2、一种基于短波红外探测的天文定位方法，该方法由以下步骤实现：
3、步骤一、构建近红外定标星表；
4、步骤二、按照步骤一构建的近红外定标星表筛选定标星，具体过程为：
5、步骤二一、对近红外定标星表中的定标星的星等进行筛选，保留红外光学系统白天可视的极限星等以下的定标星；
6、步骤二二、读取望远镜码盘数据，获得望远镜的中心指向(a0,h0)，并将所述望远镜指向转换为天球坐标下中心指向(α0,δ0)；通过确定望远镜的指向，使近红外定标星表在天区范围内减少恒星数量；
7、步骤二三、定义定标星i的匹配特征值evi，用下式表示为：
8、
9、式中，ni为考察域内所有定标星的数量，ni为正确匹配的定标星数量；
10、当定标星i的匹配特征值evi超过筛选限差ε0时，将所述定标星选为用于匹配的星表；
11、步骤三、对步骤二确定的用于匹配的星表中误匹配的定标星进行剔除，最终获得三颗匹配成功的定标星；
12、步骤四、根据所述匹配成功的定标星确定空间目标的天球坐标。
13、本专利技术的有益效果：本专利技术所述的天文定位方法，可以有效解决短波红外探测图像的天文定位技术局限性。
14、首先，该方法采用交叉认证设计了一种近红外定标星表，该星表不仅包含位置和星等信息还包含补充自行、周年视差、周年光行差以及光线偏转信息，解决了在天文定位过程中缺少用于定标的红外星表的难题。
15、其次，在星图匹配过程中，它根据望远镜的中心指向大幅减少了定标星的数量，同时采用特征值进一步筛选出易于匹配的定标星，解决基于红外探测观测星少、定标星多，易出现误匹配的难题。并且采用三角形匹配法确定三颗定标星，用它们定出底片模型，从而算出其他定标星的天球坐标，并和星表值相比，剔除匹配错误的定标星，进一步保证匹配的成功率。
16、最后，采用基于面积比法定位目标位置，它仅需三颗证认了的定标星即可表征背景恒星与被测目标在底片上的相对位置，解决了基于红外探测观测星少，易使底片常数误差变大的难题。
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1.一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤一的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤一三中，通过角距离设定主辅星表交叉认证，具体过程为：对红外主星表中的各恒星进行分区，并与辅助星表间恒星通过目标源之间的角距离判定恒星的同一性，对主星表补充自行、周年视差、周年光行差以及光线偏转信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤一三中，还包括计算主辅星表中恒星之间的角距离以及设置认定门限d；其中两个恒星A和B之间的角距离公式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤二二中，转换公式如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤二三中，所述考察域为：在望远镜的中心指向天区内对定标星i建立以0.25r为半径的圆形考察域，r为光学系统的视场。
7.根
8.根据权利要求7所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤三的具体过程为：
9.根据权利要求1所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤四中，采用基于面积比法进行空间目标位置的归算；
...【技术特征摘要】
1.一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤一的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤一三中，通过角距离设定主辅星表交叉认证，具体过程为：对红外主星表中的各恒星进行分区，并与辅助星表间恒星通过目标源之间的角距离判定恒星的同一性，对主星表补充自行、周年视差、周年光行差以及光线偏转信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤一三中，还包括计算主辅星表中恒星之间的角距离以及设置认定门限d；其中两个恒星a和b之间的角距离公式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于短波红外探测的天文定位方法，其特征在于：步骤二二中，转换公式如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振伟，刘德龙，杨文波，柳鸣，康喆，刘承志，朱成伟，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站，
类型：发明
国别省市：
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