视宁度测量仪闭环指向和跟踪的方法与流程

本申请涉及望远镜指向跟踪，尤其涉及在极昼期间安装精度有限的条件下，望远镜高精度指向跟踪的方法。

背景技术：

大气视宁度（seeing）是评估一个光学天文台址优劣的重要参数。视宁度测量仪dimm是seeing测量的标准仪器，它实际上是一台小型望远镜。通常，大视场的望远镜对指向精度要求不高，只采用简单的指向修正模型就能满足要求；而小视场的望远镜往往需要高精度的安装，并配备导星相机做更精细的指向。然而，在南极昆仑站这样的台址，dimm望远镜只能在在极昼期间安装，因此望远镜安装期间无法通过夜间对已知位置的天体观测来校准望远镜的安装姿态，降低了望远镜的安装精度；同时，dimm望远镜的视场通常仅为十角分，这就要求dimm望远镜有很高的安装精度，能够快速精确地发现、捕获及跟踪观测目标。因此，现有的技术并不能满足在安装精度低的条件下，视宁度测量仪消耗很小的计算资源就能快速精确指向跟踪的需要，迫切需要一种高精度指向跟踪的方法。

技术实现要素：

本申请的内容是根据上述问题以及现有的技术方案的不足，提供一种在极昼期间望远镜安装精度有限的条件下，针对视宁度测量仪高精度闭环指向和跟踪的方法。

一种视宁度测量仪闭环指向和跟踪的方法，包括如下步骤：

步骤1：建立tpoint模型；

步骤2：获取观测目标位置的赤经和赤纬，并进行tpoint模型修正，得到观测目标位置的修正赤经和赤纬；

步骤3：根据观测目标位置的修正赤经和赤纬，向望远镜发送指向命令；

步骤4：待望远镜开始跟踪后，用主相机拍摄全幅图像；

步骤5：判断观测目标是否在全幅图像中；

当判断观测目标不在全幅图像中时，使用导星相机拍摄导星图像，根据观测目标在导星图像上的位置，计算出需要将望远镜的赤经轴和赤纬轴这两个轴拉动的方向和拉动的时间，将望远镜的赤经轴和赤纬轴按照计算方向拉动计算时间，并返回步骤4；

当判断观测目标在全幅图像中时，进入步骤6；

步骤6：判断观测目标是否在全幅图像的中心区域；

当判断观测目标不在全幅图像的中心区域时，根据观测目标在全幅图像上的位置，计算出需要将望远镜的赤经轴和赤纬轴这两个轴拉动的方向和拉动的时间，将望远镜的赤经轴和赤纬轴按照计算方向拉动计算时间，并返回步骤4；

当判断观测目标在全幅图像的中心区域时，进入步骤7；

步骤7：视宁度测量观测；

步骤8：视宁度测量观测完成后，判断由步骤3进入到步骤7的时间是否超过阈值；

当检测到由步骤3进入到步骤7的时间超过阈值，返回步骤2；

当检测到由步骤3进入到步骤7的时间没有超过阈值，返回步骤4；

建立所述tpoint模型的方法包括如下步骤：

将望远镜指向不同的高度角和方位角，从望远镜的控制盒里读出望远镜编码器认为的指向位置的赤经和赤纬；

望远镜开始跟踪后用主相机拍摄图像，根据图像中恒星的位置计算出望远镜实际指向的赤经和赤纬；

根据得到的实际指向位置的赤经和赤纬和望远镜编码器认为的赤经和赤纬，建立tpoint模型，得到实际天球坐标系转换为望远镜坐标系的转换关系。

优选的，步骤5中使用导星相机拍摄导星图像，还包括判断观测目标是否在导星图像中，当观测目标不在导星图像中时，等待10min，返回步骤2。

优选的，步骤7中所述阈值为10min。

本申请所述的视宁度测量仪闭环指向和跟踪的方法，主要涉及在极昼期间望远镜安装精度有限的条件下，望远镜高精度指向跟踪的方法。首先建立tpoint模型，对观测目标位置的赤经和赤纬进行tpoint模型修正，然后根据观测目标在采集的全幅图像或导星图像的位置，实时调整视宁度测量仪的姿态。采用本方法极大的缩短了视宁度测量仪的指向时间，提高了视宁度测量仪的指向和跟踪的稳定性和精确性，达到了对目标长时间的观测，保证了后续科研目标实施。

附图说明

图1为一个实施例中视宁度测量仪闭环指向和跟踪方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，一种视宁度测量仪闭环指向和跟踪的方法，本实施方式中，望远镜使用astrophysics的ap1600gto赤道仪，主相机，以下简称ccd，使用imperx公司的gige网络ccd相机，视场20角分；导星ccd使用imperx公司的gige网络ccd相机，视场20度。

包括如下步骤：

步骤s101，建立tpoint模型；

具体的，建立所述tpoint模型的方法包括如下步骤：

将望远镜指向不同的高度角和方位角，从望远镜的控制盒里读出望远镜编码器认为的指向位置的赤经和赤纬；

望远镜开始跟踪后用主相机拍摄图像，根据图像中恒星的位置计算出望远镜实际指向的赤经和赤纬；

根据得到的实际指向位置的赤经和赤纬和望远镜编码器认为的赤经和赤纬，建立tpoint模型，得到实际天球坐标系转换为望远镜坐标系的转换关系。

步骤s102，获取观测目标位置的赤经和赤纬，并进行tpoint模型修正，得到观测目标位置的修正赤经和赤纬。

步骤s103，根据观测目标位置的修正赤经和赤纬，向望远镜发送指向命令。

步骤s104，望远镜开始跟踪后，用主相机拍摄全幅图像。

步骤s105，判断观测目标是否在全幅图像中；

当判断观测目标不在全幅图像中时，进入步骤s109；

当判断观测目标在全幅图像中时，进入步骤s106。

步骤s106，判断观测目标是否在全幅图像的中心区域；

当判断观测目标在全幅图像的中心区域时，进入步骤s107；

当判断观测目标不在全幅图像的中心区域时，进入步骤s111。

步骤s107，视宁度测量观测。

步骤s108，判断由步骤s103进入到步骤s107的时间是否超过阈值；

当检测到由步骤s103进入到步骤s107的时间超过阈值，返回步骤s102；

当检测到由步骤s103进入到步骤s107的时间没有超过阈值，返回步骤s104；

具体的，在本步骤中，所述阈值根据具体的情况设定。例如在南极运行的无人值守的视宁度测量仪，根据具体的观测策略，确定阈值为10min。

步骤s109，使用导星相机拍摄导星图像。

步骤s110，判断观测目标是否在导星图像中；

当判断观测目标在导星图像中时，进入步骤s111；

当判断观测目标不在导星图像中时，进入步骤s112。

步骤s111，根据观测目标在全幅/导星图像上的位置，计算出需要将望远镜的赤经轴和赤纬轴这两个轴拉动的方向和拉动的时间，将望远镜的赤经轴和赤纬轴按照计算方向拉动计算时间。

步骤s112，等待10min，返回步骤s102。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。