空间碎片的测光观测与图像处理

发布时间：2017-05-13 16:00

  本文关键词：空间碎片的测光观测与图像处理，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空间碎片是伴随人类航天发射活动而产生的太空垃圾,包括火箭箭体、寿终航天器等。这些碎片分布在高度200-36000km的地球轨道上,以7～8km/s的速度高速运动,一旦与在役航天器发生碰撞,巨大的碰撞动能足以破坏航天器的结构,导致灾难性航天事故的发生。随着人类和平开发利用外空资源步伐的加快,航天发射活动日益频繁,空间碎片环境日趋恶化。时至今日,空间碎片问题已成为全球共同面临的空间环境污染问题,如不采取有效措施,可以预见的将来,空间碎片将成为制约人类航天活动和开发利用外空资源的根本因素。中高轨空间碎片的光学观测研究是近年来空间碎片研究的重要课题之一,它在目标的探测、跟踪、识别等领域有着广阔的应用前景,已激发了广大科研工作者的浓厚兴趣,国内外许多单位或机构也陆续加入到空间碎片的光学观测中来。空间碎片本身不发光,但可以通过反射太阳等其他光源的光而发亮。基于地基望远镜的测光观测,可以获取空间碎片的光度变化(光变曲线)和位置变化(运行轨迹)特征,进而判断空间碎片的几何特征与运动姿态。山东大学威海天文台坐落于山东半岛最东端,配备有lm口径反射望远镜,望远镜成像质量良好,机械性能优异,投入空间碎片观测研究,可以扩展国内空间碎片观测网络的覆盖范围。本文以山东大学威海天文台为研究平台,从空间碎片光学探测的需求出发,系统研究了空间碎片测光观测和图像处理的基本原理,并使用IDL语言开发了一套空间碎片数据处理系统：SO-PhAst。经实测数据检验,该系统具有良好的稳定性与精确度,可以大大提高空间碎片的数据处理效率和自动化程度。此外,本文对中轨目标01361和高轨目标28707进行了观测,并使用SO-PhAst对观测图像进行了测光处理,得到目标光度随时间以及相位角的变化曲线。对光变曲线分析得知,空间碎片的光度变化与相位角、目标的几何特征和运动姿态存在密切关系。
【关键词】：空间碎片 光学观测 天体测量 测光
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V528;X738
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 符号说明11-12
• 第一章 引言12-16
• 1.1 研究背景12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 本文主题与结构13-16
• 第二章 空间碎片环境与研究16-22
• 2.1 空间碎片环境的现状与危害16-19
• 2.2 空间碎片研究的范畴与方法19-20
• 2.3 空间碎片研究的进展与趋势20-22
• 第三章 空间碎片的测光观测22-44
• 3.1 空间碎片的光度特性22-28
• 3.1.1 光的反射理论22-24
• 3.1.2 空间碎片的光度模型24
• 3.1.3 空间碎片的相位函数24-25
• 3.1.4 斜距与相位角归算25-28
• 3.2 地基光学望远镜28-32
• 3.2.1 望远镜的性能指标28-29
• 3.2.2 空间碎片望远镜29-30
• 3.2.3 本课题所用望远镜30-32
• 3.3 测光图像的获取32-34
• 3.3.1 测光观测策略32-33
• 3.3.2 测光观测流程33-34
• 3.4 测光图像的处理34-44
• 3.4.1 图像格式34-35
• 3.4.2 图像处理流程35-44
• 第四章 空间碎片数据处理系统44-58
• 4.1 系统简介44-45
• 4.2 系统架构与性能45-54
• 4.2.1 参数文件45
• 4.2.2 主程序：so_phast.pro45-47
• 4.2.3 更新文件头：so_updateheader.pro47
• 4.2.4 合并本底、暗场、平场：so_combination.pro47-48
• 4.2.5 本底、暗场、平场改正：so_correction.pro48
• 4.2.6 目标提取：so_extraction.pro48-50
• 4.2.7 天文定位：so_astrometry.pro50-51
• 4.2.8 流量定标：so_calibration.pro51-53
• 4.2.9 孔径测光：so_aperture.pro53
• 4.2.10 运行速度测试53-54
• 4.3 系统安装与使用54-58
• 4.3.1 运行平台54-55
• 4.3.2 SExtractor安装55-56
• 4.3.3 WCSTools安装56-57
• 4.3.4 参考星表安装57
• 4.3.5 主程序安装57
• 4.3.6 系统调用57-58
• 第五章 测光观测与图像处理实例58-68
• 5.1 MEO区目标实例58
• 5.2 GEO区目标实例58-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录76-77
• 附件77

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 门涛;徐蓉;刘长海;温昌礼;牛威;;光电望远镜暗弱目标识别算法及探测能力[J];强激光与粒子束;2013年03期

2 姜会林;江伦;付强;董科研;;空间碎片偏振光谱成像探测技术研究[J];深空探测学报;2015年03期

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本文编号：362949