具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1，图1为一种实施例的可见光波段全自动望远镜系统的结构示意图，所述的可见光波段全自动望远镜系统包括：望远镜分系统10、主控分系统20、电源分系统30、移动平台分系统40和底片模型标校分系统50。

望远镜分系统10包括大视场望远镜单元和小视场望远镜单元，大视场望远镜单元用于采集指向天区的天文图像，得到第一天文图像，并将采集到的第一天文图像发送给主控分系统；小视场望远镜单元用于采集指向天区的天文图像，得到第二天文图像，并将采集到的第二天文图像发送给主控分系统；其中，第一天文图像为指向天区的夜间天文图像，第二天文图像包括指向天区的夜间天文图像和白天天文图像。

在一实施例中，大视场望远镜单元包括大视场光学镜筒、大视场探测器和第一消旋调焦部件。第一消旋调焦部件和大视场探测器设置在大视场光学镜筒上，第一消旋调焦部件用于根据主控分系统发送的调焦控制指令，调整大视场光学镜筒的焦距，以及根据主控分系统发送的消旋位置及速度控制指令，根据给定消旋速度运转到预定消旋位置，并且将消旋和调焦状态实时反馈至主控分系统。

大视场探测器与大视场光学镜筒连接，用于根据主控分系统设置的工作参数，采集曝光方波上升沿及下降沿码盘、上升沿时刻及曝光方波宽度数据，并采集结果发送至主控分系统。

在一实施例中，小视场望远镜单元包括小视场光学镜筒、小视场探测器和第二消旋调焦部件。第二消旋调焦部件和小视场探测器设置在小视场光学镜筒上，第二消旋调焦部件用于根据主控分系统发送的调焦控制指令，调整小视场光学镜筒的焦距，以及根据主控分系统发送的消旋位置及速度控制指令，根据给定消旋速度运转到预定消旋位置，并且将消旋和调焦状态实时反馈至主控分系统。

小视场探测器与小视场光学镜筒连接，用于根据主控分系统设置的工作参数，采集曝光方波上升沿及下降沿码盘、上升沿时刻及曝光方波宽度数据，并采集结果发送至主控分系统。

主控分系统30用于接收望远镜分系统发送的第一天文图像和第二天文图像。

在所接收的第一天文图像和第二天文图像均为夜间天文图像时，利用确定的大小视场模型映射关系分别对第一天文图像和第二天文图像上所有空间碎片进行检测和天文定位，生成夜间观测数据，将夜间观测数据发送至远程监控中心。

在所接收的第二天文图像为白天天文图像时，利用确定的大小视场模型映射关系对第二天文图像上的空间碎片进行检测和天文定位，生成白天观测数据，将白天观测数据发送至远程监控中心60。

小视场望远镜单元以较小视场对指向天区的天文图像进行采集，因此第二天文图像具有较小的视场，在第二天文图像中通常只包含空间碎片和较少的恒星，也可能没有恒星，不能直接进行天文定位。

大视场望远镜单元能够以较大视场对指向天区的天文图像进行采集，第一天文图像往往具有较大视场，其能够涵盖空间碎片目标及其周围的多颗恒星，可以对空间碎片进行天文定位。

大视场望远镜单元由于探测能力的问题无法在白天采集天文图像，因此，如果单独依靠大视场望远镜单元，则无法在白天对空间碎片进行监测。本实施例通过小视场望远镜单元在白天对空间碎片进行监测，但由于小视场望远镜单元所采集的第二天文图像的视场较小，无法获取空间碎片周围的恒星数据，因此在白天同样存在单独依靠小视场望远镜单元无法进行空间碎片天文定位的问题。

底片模型标校分系统20用于在主控分系统所接收的第一天文图像和第二天文图像均为夜间天文图像时，从主控分系统中获取第一天文图像和第二天文图像，基于第一天文图像建立大视场望远镜测量模型，基于第二天文图像建立小视场望远镜测量模型，建立大小视场测量模型的映射关系；再根据大视场望远镜和小视场望远镜对同一颗恒星的成像情况对光轴进行调整，以使小视场望远镜单元的光轴与大视场望远镜单元的光轴平行。

底片模型标校分系统20还用于在主控分系统所接收的第二天文图像为白天天文图像时，获取第二天文图像对应的指定天区在夜间所建立的大小视场模型映射关系，将大小视场模型映射关系发送给主控分系统。

在本实施例中，获取第二天文图像对应的指定天区在夜间所建立的大小视场模型映射关系，包括：

基于夜间获取的指定天区的第一天文图像，建立大视场望远镜测量模型；

基于夜间获取的指定天区的第二天文图像和大视场望远镜测量模型，建立小视场望远镜测量模型；

建立所述大视场望远镜测量模型和小视场望远镜测量模型之间的旋转及平移映射关系，得到所述大小视场模型映射关系。

本实施例中的大视场望远镜单元为短焦大视场望远镜，不考虑影响星像质量因素的前提下，采用六常数CCD图像处理模型，在恒星理论坐标值和大视场望远镜对恒星成像底片上的灰度质心坐标之间建立映射关系。由于大视场望远镜单元的视场较大，单帧图像可以获取同一天区内多个恒星的图像数据，因此其可以利用自身获取的第一天文图像建立大视场望远镜测量模型(大视场的六常数CCD图像处理模型)。

本实施例中的小视场望远镜单元为长焦小视场望远镜，由于视场较小，第二天文图像中所包含的恒星数量很少，并不支持建立小视场望远镜测量模型(小视场的六常数CCD图像处理模型)，因此需要借助大视场望远镜测量模型来建立小视场望远镜测量模型，具体实施方式如下：

(1)在夜间，选定同一指定天区，使大视场望远镜单元和小视场望远镜单元同时对该指定天区进行成像，得到第一天文图像和第二天文图像。

(2)利用第一天文图像获取的同帧画幅中的恒星坐标，可建立大视场望远镜测量模型并求出大视场望远镜测量模型系数。

其中，所建立的大视场望远镜测量模型如下：

其中，a_b，b_b，c_b，d_b，e_b，f_b为大视场望远镜测量模型系数，(x_b，y_b)为恒星在第一天文图像中的恒星灰度质心坐标据，(ξ，ζ)为理论的恒星坐标。需要说明的是，恒星在第一天文图像中的恒星灰度质心坐标据(x_b，y_b)即为利用第一天文图像获取的测量的恒星坐标。

(3)建立如下小视场望远镜测量模型：

其中，a_s，b_s，c_s，d_s，e_s，f_s为小视场望远镜测量模型系数，(x_s，y_s)为恒星在第二天文图像中的恒星灰度质心坐标，(ξ，ζ)为理论的恒星坐标。需要说明的是，恒星在第二天文图像中的恒星灰度质心坐标(x_s，y_s)即为利用第二天文图像获取的测量的恒星坐标，但由于第二天文图像的视场较小，其所包含的恒星非常少，无法求出小视场望远镜测量模型系数。

(4)根据上述大视场望远镜测量模型和小视场望远镜测量模型，建立两个测量模型之间的旋转及平移映射关系，即大小视场模型映射关系。

(5)重复(1)、(2)、(3)，(4)对不同指定天区的恒星进行观测，可求出大小视场模型映射关系，最终根据大小视场模型映射关系求出小视场望远镜测量模型系数，即得到小视场望远镜测量模型。

在一实施例中，在所接收的第一天文图像和第二天文图像均为夜间天文图像时，利用确定的大小视场模型映射关系分别对第一天文图像和第二天文图像上所有空间碎片进行检测和天文定位，生成夜间观测数据，包括：

根据确定的大视场望远镜测量模型确定第一天文图像中多个空间碎片的天文定位信息；

根据大小视场映射关系确定小视场望远镜测量模型，再利用确定的小视场望远镜测量模型确定第二天文图像中单一空间碎片的天文定位信息；

将所确定的第一天文图像中多个空间碎片的天文定位信息和第二天文图像中单一空间碎片的天文定位信息合并生成夜间观测数据。

在另一实施例中，在所接收的第二天文图像为白天天文图像时，利用确定的大小视场模型映射关系对第二天文图像上的空间碎片进行检测和天文定位，生成白天观测数据，包括：

获取夜间所采集的与第二天文图像同一指向天区的第一天文图像对应的大视场望远镜测量模型；其中，该夜间是指第二天文图像所观测的同一天的夜间；

根据大视场望远镜测量模型，获取夜间的大小视场模型映射关系；

根据大小视场映射关系确定小视场望远镜测量模型，再利用确定的小视场望远镜测量模型确定第二天文图像中单一空间碎片的天文定位信息；

将所确定第二天文图像中单一空间碎片的天文定位信息生成白天观测数据。

移动平台分系统50用于根据主控分系统发送的控制指令，移动至指定位置，以使所述望远镜分系统能够采集指向区域的天文图像。其中，望望远镜分系统、主控分系统和电源分系统均设置在移动平台分系统上。

请参考图2，移动平台分系统包括：移动平台51、方舱53、电动控制翻盖机构和天空监控设备。方舱53安装在移动平台51上，方舱53包括位于移动平台51上表面的长方体框架、位于框架侧面的三个侧板55、位于框架上方的顶盖54，以及由侧板55、顶盖54、移动平台51构成的长方体容纳腔。

电动控制翻盖机构分别与侧板55和顶盖54连接，与主控分系统电连接，用于根据主控分系统的控制指令以使各个侧板55相对于其所在的方舱侧面的上边沿向外翻转、以及使顶盖54相对于未设置侧板55的方舱侧面的上边沿向外翻转。移动平台下方还设置有支撑调整部56，用以将移动平台51调整至水平状态、并提供移动平台51的支撑力。

移动平台51与地面平行，移动平台51下方设置有移动组件52，移动组件52可以为滚轮、滑轮等。

需要说明的是，移动平台分系统的结构与现有移动平台分系统的结构相同，此处不再赘述其具体使用方式。

望远镜分系统10、主控分系统30和底片模型校标分系统10设置在方舱内。

天空监控设备设置在移动平台上，用于实时采集测站云图，将采集到的测站云图发送至主控分系统，主控分系统接收天空监控设备发送的测站云图，对测站所处区域的天气状态进行实时分析。

移动平台分系统50根据主控分系统发送的控制指令，移动至指定位置，通过电动控制翻盖机构开启方舱，以使望远镜分系统和/或电源分系统呈开放状态。

在本实施例中，方舱53的侧板55可通过手动操作展开，此外方舱的顶盖54可通过电控及人工操作实现翻盖部件打开和关闭。当移动平台分系统50移动至指定位置后，可通过电动控制/人工操作打开翻盖部件以开启方舱，使得望远镜系统能够对指向天区的天文图像进行采集，或使得电源分系统能够接收太阳能，以将太阳能转换为电能。

此外，移动平台分系统50还包括可伸展式安装支架，其能够用于卫星通信天线的安装，此外还可以用于望远镜监控设备的安装。

电源分系统40用于将接收到的太阳能转换为交流电能，再将交流电能转换为直流电能后存储至蓄电池组，以给望远镜分系统10、主控分系统30、底片模型校标分系统20和移动平台分系统50进行供电。

在一实施例中，电源分系统40包括多个太阳能电池板、变压器和蓄电池组。太阳能电池板安装在方舱的侧板55和顶盖54的外表面，太阳能电池板用于将接收到的太阳能转换为交流电能，再将转换生成的交流电能经变压器转换成直流电能后存储至蓄电池组中。

在本实施例中，电源分系统40还能够监测太阳能转换为电能的部件状态，并将所监测的部件状态发送给主控分系统30。此外，电源分系统40还能够监测蓄电池组的状态，并将蓄电池组的状态发送给主控分系统。

在另一实施例中，电源分系统40还能够将市电输入的220V交流电转换为直流电后存储至蓄电池组中。

在本实施例中，主控分系统30还用于：接收远程监控中心60发送的远程控制指令，解析远程控制指令，确定大视场望远镜单元的工作参数和小视场望远镜单元的工作参数。

根据工作参数，分别对大视场望远镜单元和小视场望远镜单元进行配置，以使大视场望远镜单元和小视场望远镜单元分别按照给定的曝光时间及帧频采集指向天区的天文图像。

基于所接收的远程控制指令，生成第一控制指令，并发送第一控制指令至大视场望远镜单元和小视场望远镜单元，所述第一控制指令包括调焦控制指令、消旋位置及速度控制指令，所述第一控制指令用于控制大视场望远镜单元和小视场望远镜单元分别对光学镜筒的焦距进行调整，并控制第一消旋调焦部件和第二消旋调焦部件根据给定消旋速度分别运转到预定消旋位置。

接收大视场望远镜单元和小视场望远镜单元实时反馈的消旋和调焦状态，并将消旋和调焦状态发送给远程监控中心60。

在本实施例中，望远镜分系统和主控分系统之间通过串口通信进行各项数据的传输，例如，通过串口传输消旋速度、消旋位置、消旋和调焦状态等；例如，曝光方波上升沿及下降沿码盘、上升沿时刻及曝光方波宽度数据等。上述数据均通过串口通信进行传输。

此外，望远镜分系统10采集的天文图像(第一天文图像和/或第二天文图像)是通过网络或者USB接口发送至主控分系统的。

电源分系统40中的各项数据则是通过串口通信与主控分系统进行传输，例如，蓄电池组的状态、太阳能转换为电能的部件状态等。

移动平台分系统50中的状态数据、控制数据也是通过串口通信与主控分系统进行传输。其中，测站云图则是通过网络传输至主控分系统。

主控分系统30与远程监控中心60则是通过有线网络/卫星通信/移动通信等方式进行远程控制指令等的传输。

基于上述实施例提供的可见光波段全自动望远镜系统，请参考图3，图3为一种实施例的空间碎片监测方法，所述的方法包括以下步骤：

步骤201，接收远程监控中心发送的远程控制指令，对远程控制指令进行解析，得到待监测空间碎片的观测区域。

步骤202，控制移动平台分系统携带望远镜分系统移动至所述观测区域。

步骤203，控制望远镜分系统中的大视场望远镜单元采集指向天区的天文图像，得到第一天文图像；控制望远镜分系统中的小视场望远镜单元采集指向天区的天文图像，得到第二天文图像；其中，所述第一天文图像为指向天区的夜间天文图像，所述第二天文图像包括指向天区的夜间天文图像和白天天文图像。

步骤204，接收所述望远镜分系统发送的第一天文图像和第二天文图像。

步骤205，在所接收的第一天文图像和第二天文图像均为夜间天文图像时，利用确定的大小视场模型映射关系分别对第一天文图像和第二天文图像上所有空间碎片进行检测和天文定位，生成夜间观测数据，将夜间观测数据发送至远程监控中心。

步骤206，在所接收的第二天文图像为白天天文图像时，利用确定的大小视场模型映射关系对第二天文图像上的空间碎片进行检测和天文定位，生成白天观测数据，将白天观测数据发送至远程监控中心。

需要说明的是，上述步骤的具体实施方式已在上述实施例中进行了说明，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。