小型光电人卫跟踪仪的摆动叉式ALTALT跟踪机架-上海天文台.PDF

　　中　国　科　学　院　上　海　天　文　台　年　刊 ２００３年　第２４期　　 ＡＮＮＡＬＳＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＯＢＳＥＲＶＡＴＯＲＹ ＡＣＡＤＥＭＩＡ ＳＩＮＩＣＡ　　Ｎｏ．２４，　２００３ 小型光电人卫跟踪仪的 摆动叉式ＡＬＴＡＬＴ跟踪机架 谢　强　　朱能鸿 （中国科学院上海天文台，上海２０００３０） 提　　　要 人卫跟踪仪一般采用地平式跟踪机架，由于这种机架固有的天顶盲区，致使观测数据不连续而 造成卫星精密定轨的困难。讨论了小型光电人卫跟踪仪的ＡＬＴＡＬＴ机架原理，分析证明采用这种 机架形式没有天顶盲区、跟踪速度和加速度较小。同时提出了一种新颖的摆动叉式ＡＬＴＡＬＴ跟踪 机架，具有全天覆盖无遮挡、体积紧凑小巧等优点，其力学性能也十分优良，适合小型光电人卫跟踪 仪和流动观测仪器使用。 主题词：人造卫星跟踪仪 — 跟踪机架 — 结构力学 分类号：Ｐ１１１．５ １　引　　言 空间目标光电成像跟踪技术是国防高技术的重要内容之一，小型光电人造卫星跟踪仪是 我国地基空间观测的一种重要中小型仪器装备。光电人卫跟踪仪主要执行对人造卫星有哪些信誉好的足球投注网站、 捕获、测轨、编目并实施监控的任务，其观测数据是对已知或未知轨道卫星进行定轨的重要参 数。使用地平式机架的人卫跟踪仪在观测天顶附近区域的目标时，由于方位转速过快而不能 连续观测，存在一个固有的天顶盲区，此盲区随观测目标的运动速度提高而扩大，使得观测数 据不连续。此外，由于移动观测的需要，要求跟踪仪器小型紧凑，易于搬运，因此有必要发展一 种新型的小型光电人卫跟踪机架以满足需要。 采用ＡＬＴＡＬＴ机架的跟踪仪没有天顶盲区，在地平以上很大天区内其跟踪人造卫星的速 度和加速度都比地平式机架小和平滑，也适合对恒星观测。我们提出的摆动叉式ＡＬＴＡＬＴ跟 踪机架结构紧凑，具有全天覆盖无遮挡、力学性能优良的特点，是一种极有使用价值的机架形 式。 ２　ＡＬＴＡＬＴ机架原理 在记录天体位置的坐标系中，任意一点的位置和它的坐标之间的关系必须具有唯一的可 ２００２年１１月２７日收到． 第２４期　　　　　　　　　小型光电人卫跟踪仪的摆动叉式ＡＬＴＡＬＴ跟踪机架 １２３ ［１］ 逆关系，即该点只能用一组坐标值来表征，一组坐标值也唯一确定该点的位置 。ＡＬＴＡＬＴ 机架对应的天球坐标系具有这样的特性，它的两根轴的读数可以唯一确定目标位置。 跟踪仪器要求能围绕三根轴线作旋转运动，其中的两种旋转运动可跟踪住一个视场，第三 种旋转运动必须与视场的旋转匹配，称之为视场旋转。ＡＬＴＡＬＴ机架中的一根固定指向轴可 以指向任何方向，但一般使用南北（ＳＮ）（固定指向轴中心线与天球南北点连线重合）、东西 （ＥＷ）（固定指向轴中心线与天球东西点连线重合）指向。为了从使用ＡＬＴＡＬＴ机架的人卫 跟踪仪观测得到的两轴读数定出卫星坐标，需要研究这两种指向的ＡＬＴＡＬＴ坐标系与时角坐 标系的转换公式，为了利用现有的地平式人造卫星轨道数据，也需要ＡＬＴＡＬＴ坐标系与地平 坐标系的转换公式。 ［２］ 为了公式中使用符号的统一，我们引述天文学中对时角坐标系的定义 ： 时角Ｈ：时圈与子午圈之间的夹角，沿赤道从与子午圈的交点 Ｑ点起向西度量，从０°到 ３６０°；或者向西为正，向东为负，分别从０°到１８０°； 赤纬 ：沿时圈（赤经圈）从赤道到天体之间的弧长，在赤道以北为正，赤道以南为负，分 δ 别从０°到９０°。 星位角Ｐ：从望远镜焦面向天球外看，逆时针为正。 在地理纬度为 的观测地点，仿照Ｌ．Ｇ．塔夫对天球坐标系的定义，对ＳＮＡＬＴＡＬＴ坐标 φ 系（固定指向轴中心线与天球南北点连线重合的ＡＬＴＡＬＴ坐标系）作如下定义： 固定指向轴角 ：从子午圈向西计量为正，０°