望远镜指向误差实时测定方法研究

According to the characteristics of the telescope, the research on the real-time method to calculate the telescope pointing errors is carried out. Firstly the characteristics star database is generated according to the features of different theoretical star images, the observed characteristics star database is generated by simulation images, and the appropriate matching threshold is selected to carry out the star image feature matching. Lastly the statistical analysis of the success rate is carried out. On this basis, using the measured CCD images (frame transfer and full frame readout mode, the different size of the observation field of view), and the corresponding time and pointing direction information of images, the real-time calculation of the telescope pointing error values is finished..The results of this research will make the telescope's field installation and commissioning more convenient, achieve the goal of calculate the telescope pointing errors without human intervention, which can automatically complete the match between stellar theoretical and measured values, realize the automatic calculation of the coefficients of telescope pointing error model.

针对望远镜这种观测设备的自身特点，开展望远镜指向误差实时测定方法研究工作。首先按照不同的星图特征生成方案，生成理论星图的特征星库，利用仿真图像生成实测星图的特征星库，选择合适的匹配门限进行星图特征匹配，并对匹配成功率进行统计分析。在此基础上利用采集的实测CCD图像（帧转移和全帧读出方式，不同大小的观测视场），以及图像对应的时刻和指向信息，实时计算出望远镜的指向误差量。.此方法的研究将使得望远镜的外场安装调试更加方便，而且在不需要人工干预的情况下能够实现望远镜指向误差的测定，从而能够自动完成恒星的理论值和实测值的匹配，实现望远镜指向误差模型系数的自动计算。

由于望远镜加工、安装及调试等原因，天文望远镜存在一定的指向误差，所以必须建立误差修正模型对望远镜的指向误差进行修正，才能使得望远镜能够以较高的指向精度指向预定的观测天区。但是，有的大口径天文望远镜光学结构复杂，采用主镜、次镜及第三镜形式，其焦距较长、光学视场较小，而且存在CCD像面旋转误差。若望远镜的指向误差较大，则会造成观测人员无法方便地完成恒星理论星图和实测星图的匹配工作，从而无法方便地建立望远镜指向误差修正模型。本项目借鉴星敏感器思想，给出理论星图和实测星图的特征库生成及匹配方法. 实现了理论星图和实测星图特征库的实时生成及两种星图的实时匹配。并利用实测的帧转移图像（图像大小1K×1K，视场大于2.5度×2.5度）和全帧读出图像（图像大小2K×2K，视场大于7度×7度）对该方法进行验证。验证结果表明：在望远镜指向误差较大的情况下（3度），也能实现望远镜指向误差的实时精确测定，实时计算出望远镜指向误差量。利用该方法编制了望远镜指向误差自动测定软件，成功应用到不同观测设备（视场大于7度×7度和观测视场大于0.9度×0.9度）中。此方法降低了望远镜静态指向误差测定的复杂度，提高了望远镜自动化水平，方便了望远镜的外场安装调试，尤其对于那些观测视场小于0.25平方度的望远镜。