月球视面中心拟合算法及其在测月快速定向中的应用

发布时间：2019-11-03 02:52

【摘要】：基于电子经纬仪对月球明亮区域边沿的观测采样,提出一种月球视圆面中心拟合算法,推导出详细的计算公式。通过实际观测试验验证该算法的可靠性,较好地解决了月面中心的确定问题。在此基础上,探索一种测月快速定向方法。运用此方法进行天文定向,内符合精度和外符合精度均优于±2.0″。测月定向可有效弥补传统天文定向夜间只能依靠观测恒星进行的不足,扩展天文测量的使用范围。由于太阳的视面也是正圆,测月定向方法同样适用于测日定向。
【图文】：

原理图,月球,历表,圆面

（２）ＡＬ需要以观测历元Ｔ为引数并借助太阳系天体历表计算得到。ＩＡＵ２０００年第２４届大会推荐太阳系大天体基本历表采用美国喷气推进实验室编制的数值历表ＤＥ４０５，岁差－章动模型采用ＩＡＵ２０００Ａ模型［８］。为了缩短计算时间，可以采用美国海军天文台提供的ＮＯＶＡＳ２０００Ｋ岁差－章动模型（４８８项）代替精确的ＩＡＵ２０００Ａ模型（１３６５项）。此时月球视位置计算精度优于３．５ｍａｓ，完全能满足天文定向的需要［９］。图１利用月球进行天文定向原理图Ｆｉｇ．１Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｂｙｏｂｓｅｒｖｉｎｇｔｈｅｍｏｏｎ事实上，月球视面中心无法直接照准观测，即ＭＬ不能直接获取，需要一定的观测方法及算法来实现。３月球视面中心的确定月球的几何平均扁率约为０．００２，目前建立的月球空间参考系中通常将月球看做正球体。由于地月距离较远，可认为地球上观测到的月球是一个很小的圆面，圆面半径约为１５′，且圆面中心与月球的质心重合［１０－１３］。若利用电子经纬仪对月球明亮边沿进行观测采样，则可获取月球视面的几何信息，利用一定的算法即可解算其中心位置。３．１月球边沿点采样如图２所示，按照由上至下的顺序，用电子经纬仪望远镜的十字丝中心对月球视面的边沿进行多次均匀采样，记录下每次采样的时刻Ｔｋ，水平度盘值Ｍｋ和垂直度盘值Ｈｋ［１４］。确定一个圆，需要知道其圆心坐标及半径，即有３个未知参数，因此至少需要３次采样才能确定月球视面。图２月球边沿点采样图Ｆｉｇ．２Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇａｎｄ

位置图,顺序图,算法图,月球

ｏｏｎ事实上，月球视面中心无法直接照准观测，即ＭＬ不能直接获取，需要一定的观测方法及算法来实现。３月球视面中心的确定月球的几何平均扁率约为０．００２，目前建立的月球空间参考系中通常将月球看做正球体。由于地月距离较远，可认为地球上观测到的月球是一个很小的圆面，圆面半径约为１５′，且圆面中心与月球的质心重合［１０－１３］。若利用电子经纬仪对月球明亮边沿进行观测采样，则可获取月球视面的几何信息，利用一定的算法即可解算其中心位置。３．１月球边沿点采样如图２所示，按照由上至下的顺序，用电子经纬仪望远镜的十字丝中心对月球视面的边沿进行多次均匀采样，，记录下每次采样的时刻Ｔｋ，水平度盘值Ｍｋ和垂直度盘值Ｈｋ［１４］。确定一个圆，需要知道其圆心坐标及半径，即有３个未知参数，因此至少需要３次采样才能确定月球视面。图２月球边沿点采样图Ｆｉｇ．２Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇａｎｄｓａｍｐｌｉｎｇｏｆｔｈｅｍｏｏｎｅｄｇｅ３．２历元归算上述采样是在不同历元下进行的，需要将观测数据归算到同一历元。如图３所示，从历元Ｔ１到Ｔ２，月球视面中心的位置从Ｏ１运动到Ｏ２，某采样点的位置从Ｐ１运动到Ｐ２。如果Ｔ１和Ｔ２足够接近，可以认为月球在这一时间段内作线性运动，则月球视面中心和采样点的地平坐标变化（ΔＡ，ΔＨ）是相同的，可按如下公式计算ΔＡ＝Ａ（Ｔ１）－Ａ（Ｔ２）ΔＨ＝Ｈ（Ｔ１）－Ｈ（Ｔ２｝）（３）式中，Ａ（Ｔ１）、Ｈ（Ｔ１）为历元Ｔ１时月球视面中

【参考文献】