LAMOST光纖定位系統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)是一架我國(guó)科學(xué)家自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)和研制的反射施密特望遠(yuǎn)鏡，是世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。LAMOST采用并行可控的光纖定位技術(shù)，可在數(shù)分鐘的時(shí)間里將光纖按星表位置精確定位，并提供光纖位置的微調(diào)。4000個(gè)光纖定位單元在焦面上以25.6mm等距離排列，每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)光纖在直徑33mm的范圍內(nèi)工作。光纖定位單元采用雙回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式，由兩只步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，最大定位誤差40μm。并行可控式光纖定位技術(shù)解

2、決了同時(shí)精確定位4000個(gè)觀測(cè)目標(biāo)的難題，這是一項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新。該望遠(yuǎn)鏡坐落在國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)站，作為國(guó)家設(shè)備向天文界開放。隨著項(xiàng)目建設(shè)在二十一世紀(jì)初的完成，它將使我國(guó)天文學(xué)在大規(guī)模光學(xué)光譜觀測(cè)中，在大視場(chǎng)天文學(xué)研究上，居于國(guó)際領(lǐng)先的地位。攝像機(jī)測(cè)量標(biāo)定系統(tǒng)是分區(qū)并行可控式光纖定位系統(tǒng)中關(guān)鍵子系統(tǒng)之一。本文圍繞攝像機(jī)測(cè)量標(biāo)定系統(tǒng)為核心，主要完成以下研究任務(wù)：
　　 (1)提出了兩種CCD攝像機(jī)標(biāo)定模型，一種是內(nèi)外參數(shù)攝像

3、機(jī)標(biāo)定模型，另外一種是多項(xiàng)式攝像機(jī)標(biāo)定模型，后者模型是基于前者理論模型實(shí)現(xiàn)的。在研究這兩種標(biāo)定模型的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了光重心法，LM算法，最小二乘算法等一系列數(shù)學(xué)擬合優(yōu)化方法。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明這兩種模型能大大地簡(jiǎn)化了計(jì)算量，能快速、方便地對(duì)攝像機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定和像差修正。
　　 (2)以多項(xiàng)式攝像機(jī)標(biāo)定模型，提出一種多工位，單個(gè)小尺度標(biāo)定靶對(duì)攝像機(jī)大視場(chǎng)進(jìn)行差分拼接標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用差分拼接標(biāo)定技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大視場(chǎng)進(jìn)行高

4、精度標(biāo)定，并成功使用于LAMOST球冠狀小焦面系統(tǒng)4000個(gè)光纖定位單元跑合測(cè)試中。
　　 (3)根據(jù)對(duì)星像觀測(cè)的要求以及單元的定位方式，確立了所需的7個(gè)定位參數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變情況下，提出了一種可行性的攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定方法，并在此基礎(chǔ)上研究了在復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下獲取定位參數(shù)的具體流程和可行性算法，包括基于最小二乘擬合圓算法，空間坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)算法等等。通過(guò)模擬星像觀測(cè)仿真測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)星像試觀測(cè)證明，定位參數(shù)精度能很好滿足觀測(cè)需求。目前L