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空间碎片光学监测与研究是合理安全地利用地球外层空间轨道的重要保障手段之一。在光学观测中,光度是一个重要观测特征,可在目标物理特征分析、识别、分类、溯源等多方面起到重要作用。基于此本文开展了多通道望远镜空间碎片多波段测光方法的研究。 对目标进行多个波段的光度测量是天体物理研究中常用的手段。但是由于空间碎片的快速运动及快速光变特征,一般的观测设备与测光方法并不能很好地应用于空间碎片观测中。为了满足空间碎片多色测光的需要,本文以QCT(Quad-Channel Telescope)为实验平台,开展多测光通道同时进行测量的方法研究,涉及望远镜硬件平台,空间碎片自动观测系统,空间碎片自动识别算法,空间碎片多色测光方法等多个方面,形成了地球轨道快动目标同时性多色观测及数据处理方法。 由于空间碎片的轨道运动和刚体运动带来的反射条件、观测条件、光照条件快速变化,导致其光度随时间在快速变化。因此,为了保证多色测量的可靠性,需要同时进行多个波段的测量。本文的研究引入了多通道观测模式,每个独立通道对应一个波段,通过同步观测解决同时性测量问题。针对空间碎片的特点,该研究结合了已有的空间碎片观测与天文测光基础,并进行了适当的优化,以在测量可用性与测量精度之间达到良好的平衡。 空间碎片的光度变化幅度大,速度快,规律复杂,深入的研究往往需要大量长期积累的数据。为了满足数据采集的需求,本文研究了数据库驱动的自动观测系统,通过组合调度不同类型的观测模块,完成各种复杂的观测而不失灵活性,从而实现高效可靠的观测。 为了达到理想的测量深度和测量精度,以研究为主要目标的空间碎片观测往往采用跟踪观测模式。由于望远镜快速跟踪带来的图像复杂性,使得如何区分观测图像中的目标与背景成为关键问题。本文从空间碎片多色测光需求出发,分析了开环跟踪观测数据序列的特征,提出以长弧段点列特征为基础的像点簇识别算法,实现目标的自动识别。 由于图像的特殊性,空间碎片的测光方法较常规测光也有差异。本文分析了空间碎片观测数据的特点,在已有的测光方法基础之上进行了优化与整合,形成了针对空间碎片的多色测光方法以及对应的数据框架,以提供可靠的数据用于交换和分析研究。 本文的创新之处在于,面向空间碎片物理特征研究的实际需求,针对快速移动目标尤其是低轨碎片,实现了大规模自动采样和光度提取,并对精度和效率进行了细致的评估。本文的工作为空间碎片刚体运动等研究提供了观测基础和数据来源。