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随着卫星发射活动的持续增加,地球同步轨道由于“不可再生性”成为各国重视的稀缺资源。地球同步轨道上目标数量多,运动形式多样。为了保障航天活动的安全,有必要开展地球同步轨道目标的动态监测,及时掌握发生在我国专属地球同步轨道带的空间事件。 在地球同步轨道目标地基监测领域,地面光电望远镜是主要观测手段。为了提高观测效能,上海天文台在2015年研制了具有超大视场的“地球同步轨道带动态监视光学系统样机”,有效视场达到100平方度。本文基于该样机开展了地球同步轨道带动态监视的观测试验研究,主要工作与结论如下: 样机于2015年底安装在丽江高美古观测站,基本处于无人值守状态运行。2015年12月至2016年2月,利用样机对台站上空地球同步轨道带的样本天区开展了试验观测,排除天气因素共得到35天的有效观测数据。 针对观测数据,研制相应的观测数据处理方法和配套软件,软件主要具备5个功能:观测图像的预处理、观测图像中星象的自动化检测、视场内地球同步轨道目标的自动识别、天文定位和目标证认。重点研究了超大视场光电望远镜中,“同屏多目标”的自动识别算法,通过相邻帧图像差分法与航迹关联法相结合,提高了算法的计算速度和准确性。利用Fortran语言实现了全部的数据处理模块,具备对观测图像自动化批处理功能,单幅观测图像的处理耗时约为10秒,满足实时处理的要求。通过对观测资料的处理和分析,验证了软件的准确性、高效性和鲁棒性。 观测资料的处理结果表明:平均每个观测夜晚,可观测到40个以上的暗至14星等(曝光时间为6秒)的地球同步轨道目标,目标识别准确率超过95%。通过与NORAD目标库的匹配,超过88%以上的己知目标被监测,另有两颗未被NORAD编目的目标。同步轨道目标天文定位的内符精度在方位上约为4″,在俯仰上约为1″。利用多圈次观测结果对轨道进行改进,在无轨控发生时,24小时和48小时点位预报精度在方位和俯仰上分别优于9″和2″。利用实测数据,对样本天区内地球同步轨道目标的轨道变化事件进行了分析和验证。统计了观测期间内所发生的所有变轨事件,并以通过多种手段进行了信息复核。