鱼眼星图定位中的气象因素改正研究.docx

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1、鱼眼星图定位中的气象因素改正研究利用鱼眼相机进行天文导航和定位改变了传统天文导航定位的实现方式。虽然鱼眼相机拥有视场大的优点,但同时畸变也大,天文大气折射对利用鱼眼相机的天文导航定位测量的影响也会被增大。因此,对于利用鱼眼星图的定位测量,天文大气折射的影响不可忽略。本文针对这个问题进行了系统的研究,提出了通过利用穹顶全自动测量系统和改进的星点提取匹配算法建立仿真穹顶精密星表,并利用仿真穹顶进行鱼眼相机的室内精密检校,从而避免了大气折射对相机检校的影响,得到无大气折射影响的相机参数,利用无大气折射影响的相机参数和天文大气折射改正的补偿定位

2、算法,有效减小了大气折射对定位的影响。论文的主要内容和创新点如下:(1)建立了仿真穹顶星点坐标全自动测量系统。仿真穹顶作为鱼眼相机的室内检校平台,其星点测量的精度直接影响到星表建立的精度,对鱼眼相机的参数检校有直接的影响,本文利用LeicaTS50I视频全站仪的图像采集和通信模块,基于全站仪和计算机之间的通信,将传统的被动测量模式改进为自动化测量,提高了测量的效率,同时将测量模式改进为盘左盘右测量,有效地消除仪器指标差和2C误差等仪器的系统差,提高了测量精度。(2)提出了利用相机参数和星表进行星点预测的提取匹配方法。此方法改进了传统的星

3、点盲提取、盲匹配的方法,利用相机参数和星表将星点的相面坐标进行预测,在此基础上室外数据处理时进行局部的星点提取,减少了星点提取结果中噪点的数量,并通过预测的方式一步实现星点的提取和匹配,减少了计算环节,提高了计算效率。(3)提出利用星点全自动测量系统和星点预测算法的结果进行鱼眼相机的室内检校,计算得到无大气折射影响的相机参数,避免大气折射对鱼眼相机参数检校的影响。(4)比较分析了几种常用的天文大气折射模型改正算法的模型改正精度以及气象因素对天文大气折射改正值的影响;利用三次实验数据分析比较了了利用高度法进行天文定位解算时,所选几种不同大

4、气折射改正模型对最终定位结果的影响。(5)研究并改进了天文大气折射的残差补偿方法。通过实验分析,仅仅利用天文大气折射模型进行改正并不能得到理想的定位结果,利用大气折射改正残余进行补偿的方法可以解决这个问题。但是利用鱼眼星图进行定位解算时,鱼眼相机的视场大,星点覆盖的天顶距范围也大。因此利用常数的大气折射改正残余进行大气折射的补偿并不适合鱼眼星图的定位测量,在此基础上对该方法进行了改进,提出了线性补偿和三角函数补偿的方法。实验证明,通过此法有效地提高了定位精度,使得最终的定位经纬度中误差优于1″。