一种望远镜指向方法及装置

YNAO OpenIR > 应用天文研究组

	一种望远镜指向方法及装置
	黄凯; 吴凡; 杨永章; 刘通; 张海涛; 李祝莲; 李语强
专利号	ZL202410828385.4
申请号	CN202410828385.4
	2024-10-22
申请日期	2024-06-25
公开（公告）号	CN118818510A
公开日期	2024-10-22
IPC 分类号	G01S17/08
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	公开
学科领域	天文学 ; 天文学其他学科
产权排序	1
摘要	本发明提供一种望远镜指向方法及装置，方法包括：在地面观测站中的望远镜在第一时刻发射激光的情况下，通过对激光从地面观测站到目标角反射器的飞行时间做相对论修正，计算激光到达目标角反射器的第二时刻；其中，目标角反射器为月面角反射器或地月空间探测卫星上的角反射器；根据第二时刻，通过对激光从目标角反射器到地面观测站的飞行时间做相对论修正，计算目标角反射器反射的激光被地面观测站接收的第三时刻；确定目标角反射器在第二时刻的位置，根据所述第二时刻、第三时刻以及目标角反射器在第二时刻的位置计算目标方位向量；其中，目标方位向量用于对望远镜做指向操作。
主权项	1.一种望远镜指向方法，其特征在于，包括：在地面观测站中的望远镜在第一时刻发射激光的情况下，通过对激光从地面观测站到目标角反射器的飞行时间做相对论修正，计算激光到达目标角反射器的第二时刻；其中，目标角反射器为月面角反射器或地月空间探测卫星上的角反射器；根据第二时刻，通过对激光从目标角反射器到地面观测站的飞行时间做相对论修正，计算目标角反射器反射的激光被地面观测站接收的第三时刻；确定所述目标角反射器在第二时刻的位置，根据所述第二时刻、第三时刻以及目标角反射器在第二时刻的位置计算目标方位向量；其中，所述目标方位向量用于对望远镜做指向操作。2.根据权利要求1所述的望远镜指向方法，其特征在于，所述通过对激光从地面观测站到目标角反射器的飞行时间做相对论修正，计算激光到达目标角反射器的第二时刻，包括：对第一光行时做多次迭代计算，在每一次迭代计算过程中对所述第一光行时做相对论修正，直至前一次迭代计算得到的第一光行时与本次迭代计算得到的第一光行时的差值的绝对值小于预先设定的第一阈值，迭代计算结束，得到所述第一光行时的准确值；根据所述第一时刻与所述第一光行时的准确值得到所述第二时刻；其中，所述第一光行时是激光从地面观测站到目标角反射器飞行的时间。3.根据权利要求2所述的望远镜指向方法，其特征在于，所述对第一光行时做多次迭代计算，在每一次迭代计算过程中对所述第一光行时做相对论修正，直至前一次迭代计算得到的第一光行时与本次迭代计算得到的第一光行时的差值的绝对值小于预先设定的第一阈值，迭代计算结束，得到所述第一光行时的准确值，包括：基于光速以及地月之间的距离估计值，假设第一光行时的初步估计值为1.2秒；利用相对论修正公式对第一光行时的初步估计值进行修正；所述相对论修正公式为：其中，公式中的ρ表示激光从地面观测站直线传播到目标角反射器时所经历的距离，c表示光速，ρ/c的值是第一光行时的初步估计值1.2秒；rJ1是天体J在t1+1.2秒的时刻至地面观测站的距离，t1表示第一时刻；rJ2是天体J在t1+1.2秒的时刻至目标角反射器的距离，查询历表得到天体J在t1+1.2秒的时刻至地心的距离以及地心在t1+1.2秒的时刻至地面观测站的距离，基于这两个距离得到rJ1的值；若目标角反射器为月面角反射器，查询历表得到天体J在t1+1.2秒的时刻至月心的距离以及月心在t1+1.2秒的时刻至月面角反射器的距离，基于这两个距离得到rJ2的值，若目标角反射器为地月空间探测卫星上的角反射器，通过查询历表得到rJ2的值；MJ通过查询历表得到；G为重力常数；Δt是经过第一次迭代得到的第一光行时右下角标1表示第一光行时，右上角标表示迭代的次数；将第一次迭代得到的第一光行时与光速c做乘积，得到第一次迭代所计算得到的激光从地面观测站直线传播到目标角反射器时所经历的实际距离其中右下角标1表示发射方向，右上角标表示迭代的次数；对迭代过程是否终止进行判断，判断条件为如果本次迭代得到的第一光行时与前一次迭代得到的第一光行时的差的绝对值小于设定的第一阈值，则停止迭代，否则执行下次迭代过程；在第n次迭代时，所述相对论修正公式中的ρ用代替，rJ1是天体J在的时刻至地面观测站的距离，rJ2是天体J在的时刻至目标角反射器的距离，MJ、rJ1、rJ2的值均通过查询历表得到，所得到的Δt是经过第n次迭代得到的第一光行时由第一光行时计算得到第n次迭代所计算得到的激光从地面观测站直线传播到目标角反射器时所经历的实际距离然后重新对迭代过程是否终止进行判断。4.根据权利要求1所述的望远镜指向方法，其特征在于，所述通过对激光从目标角反射器到地面观测站的飞行时间做相对论修正，计算目标角反射器反射的激光被地面观测站接收的第三时刻，包括：对第二光行时做多次迭代计算，在每一次迭代计算过程中对所述第二光行时做相对论修正，直至前一次迭代计算得到的第二光行时与本次迭代计算得到的第二光行时的差值的绝对值小于预先设定的第二阈值，迭代计算结束，得到所述第二光行时的准确值；根据所述第二时刻与所述第二光行时的准确值得到所述第三时刻；其中，所述第二光行时是激光从目标角反射器到地面观测站飞行的时间。5.根据权利要求1所述的望远镜指向方法，其特征在于，所述目标方位向量包括第一方位向量与第二方位向量；其中，第一方位向量是目标角反射器在第二时刻位置相对于地心在第一时刻位置的位置矢量；所述第二方位向量是地心在第三时刻位置相对于目标角反射器在第二时刻位置的位置矢量；所述根据所述第二时刻、第三时刻以及目标角反射器在第二时刻的位置计算目标方位向量，包括：确定目标角反射器在第二时刻在国际地球参考系下的位置坐标；确定地心在第一时刻在国际地球参考系下的位置坐标；根据目标角反射器在第二时刻在国际地球参考系下的位置坐标与地心在第一时刻在国际地球参考系下的位置坐标，计算目标角反射器在第二时刻位置相对于地心在第一时刻位置的位置矢量，得到第一方位向量；确定地心在第三时刻在国际地球参考系下的位置坐标；根据目标角反射器在第二时刻在国际地球参考系下的位置坐标与地心在第三时刻在国际地球参考系下的位置坐标，计算地心在第三时刻位置相对于目标角反射器在第二时刻位置的位置矢量，得到第二方位向量。6.根据权利要求5所述的望远镜指向方法，其特征在于，所述目标方位向量还包括第三方位向量，所述第三方位向量包括地心在第二时刻位置相对于地心在第一时刻位置的位置矢量；相应的，方法还包括：确定地心在第二时刻在太阳系质心天球坐标系下的位置坐标；确定地心在第一时刻在太阳系质心天球坐标系下的位置坐标；根据地心在第二时刻在太阳系质心天球坐标系下的位置坐标以及地心在第一时刻在太阳系质心天球坐标系下的位置坐标，计算地心在第二时刻位置相对于地心在第一时刻位置的位置矢量；将所述地心在第二时刻位置相对于地心在第一时刻位置的位置矢量转换到国际地球参考系中，确定第三方位向量。7.根据权利要求6所述的望远镜指向方法，其特征在于，方法还包括：生成用于记录目标方位向量的目标角反射器预报文件；其中，所述目标角反射器预报文件包括头文件以及数据文件；所述头文件包含文件的预报时间、目标角反射器信息、所使用历表的信息；所述数据文件中的数据按照一定的时间间隔进行记录，每个时间点记录的数据包括：第一行数据，代表激光发射的方向，所记录的数据为所述第一方位向量；第二行数据，代表接收激光的方向，所记录的数据为所述第二方位向量；第三行数据，代表激光发射时刻到目标角反射器接收到激光的光行时内地球的自行，所记录的数据为所述第三方位向量。8.根据权利要求1所述的望远镜指向方法，其特征在于，方法还包括：将计算第二时刻所需数据对应的时间统一为太阳系质心动力学时。9.根据权利要求1所述的望远镜指向方法，其特征在于，在所述确定所述目标角反射器在第二时刻的位置之前，方法还包括：将所述第二时刻、第三时刻转换为世界协调时。10.一种望远镜指向装置，其特征在于，包括：第二时刻计算模块，用于在地面观测站中的望远镜在第一时刻发射激光的情况下，通过对激光从地面观测站到目标角反射器的飞行时间做相对论修正，计算激光到达目标角反射器的第二时刻；其中，目标角反射器为月面角反射器或地月空间探测卫星上的角反射器；第三时刻计算模块，用于根据第二时刻，通过对激光从目标角反射器到地面观测站的飞行时间做相对论修正，计算目标角反射器反射的激光被地面观测站接收的第三时刻；目标方位向量计算模块，用于确定所述目标角反射器在第二时刻的位置，根据所述第二时刻、第三时刻以及目标角反射器在第二时刻的位置计算目标方位向量；其中，所述目标方位向量用于对望远镜做指向操作。
语种	中文
专利代理人	黄云铎
代理机构	北京律谱知识产权代理有限公司
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/27651
专题	应用天文研究组
推荐引用方式 GB/T 7714	黄凯,吴凡,杨永章,等. 一种望远镜指向方法及装置. ZL202410828385.4[P]. 2024-10-22.

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CN118818510A-一种望远镜指向（1275KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文