技术领域本发明涉及成像仪焦距测量技术领域，特别是涉及一种基于恒星地面观测系统的焦距测量方法。
背景技术：
焦距是光学元件和光学系统最重要的光学特性参数之一，焦距的准确测量直接影响了光学仪器在实际应用过程中技术性能的充分发挥。测量焦距的方法有很多，例如位移法，放大率法，精密测角法，光栅法，阿贝法等，但这些传统的焦距测量方法难以满足野外复杂的环境条件，而对于地基天文观测系统的焦距测量，经常会利用宇宙中双恒星系统或者天体的直径来测量焦距，例如，一种基于月球成像的光学系统焦距精确测量方法(专利CN103792069A)是通过月球的直径来计算望远镜系统的焦距，但这类测量方法不适合仅一维空间信息的成像光谱仪系统，因此需要研究新的野外测量焦距的方法，使其具有适用性强，操作简单，提供高精度测量等特点。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于恒星地面观测系统的焦距测量方法，该方法克服现有技术对成像光谱仪这类仪器焦距测量的不足。本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种基于恒星地面观测系统的焦距测量方法，该方法包括如下步骤：步骤一：利用安装在赤道仪上的天文望远镜通过大于300颗恒星校准赤道仪的极轴，使天文望远镜的光轴和安装在赤道仪上成像光谱仪的光轴分别与赤道仪的赤经轴平行；选择一颗周围没有亮星的恒星置于天文望远镜探测器视场中心，启动赤道仪恒星跟踪模式，旋转赤道仪的赤经轴或赤纬轴；当成像光谱仪产生光谱信号时，即目标恒星调节到成像光谱仪的视场范围内；步骤二：调节成像光谱仪的狭缝高度与赤道仪的赤纬轴垂直，旋转赤纬轴使目标恒星始终在成像光谱仪空间维运动，当进入成像光谱仪视场内的信号改变时，调节成像光谱仪的俯仰角使信号大小保持不变；步骤三：设置赤道仪在赤纬方向上旋转固定的角距Δφj，采集目标恒星在成像光谱仪空间维的起始和终止位置的数据,利用高斯拟合分别求两个位置的中心位置y1(λi)和y2(λi)，利用以下公式通过两个中心位置间的几何相对位置迭代计算地面观测系统的焦距fi,j，Δφj=tan-1(d×y1(λi)fi,j)-tan-1(d×y2(λi)fi,j)]]>其中d是成像光谱仪探测器像元大小,λi是成像光谱仪的波长值；当赤道仪旋转角距为Δφj时，将成像光谱仪光谱维各个谱段λi处得到的焦距fi,j求其平均控制赤道仪旋转不同的角距，分别计算不同角距下的焦距fj，并求其平均，即得到地面观测系统的焦距其中i、j、m和n皆为正整数。本发明的有益效果是：本发明可用于在地面观测系统焦距的测量，充分利用了赤道仪恒星跟踪系统，该测量系统结构简单，不需要专门的焦距测量靶标，同时赤道坐标系的使用及赤纬方向的测量有效地避免了赤道仪跟踪精度对焦距测量的影响，提高了成像光谱仪野外焦距测量的精度和效率。基于成像光谱仪系统仅一维的成像特点，宇宙中的双星或三星系统具有其方向性，野外测量中难以同时进入狭缝型成像光谱仪视场，同时成像光谱仪又不易识别天体的直径和边缘，所以本发明将恒星作为其点光源，利用赤道仪的高精度控制系统，解决了成像光谱仪系统焦距测量的问题。附图说明图1本发明一种基于恒星地面观测系统的焦距测量方法装置结构图。图2本发明利用恒星对成像光谱仪焦距测量原理图。图中：1、赤道仪，2、成像光谱仪，3、天文望远镜，4、目标恒星，5、赤经轴，6、赤纬轴，7、狭缝方向，8、微调机构，9、底板，10、空间维和11、光谱维。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。本发明了一种基于恒星地面观测系统的焦距测量方法。地面恒星观测系统主要由赤道仪1，天文望远镜3和成像光谱仪2组成，天文望远镜3和成像光谱仪2分别安装在赤道仪1上。赤道仪1主要由赤经轴5和赤纬轴6构成，赤纬轴6与赤经轴5互相垂直，天文望远镜3用于校准赤道仪1的极轴(赤经轴5)，并且天文望远镜3的光轴和成像光谱仪2光轴分别平行于赤经轴5，同时成像光谱仪2的狭缝方向7垂直于赤道仪1的赤纬轴6，本实例用于解决成像光谱仪2的焦距测量。步骤一：利用安装在赤道仪1上的天文望远镜3通过大于300颗恒星校准赤道仪1的极轴，选择一颗周围没有亮星的目标恒星4，将其置于天文望远镜3探测器中心，启动恒星跟踪模式，此时仅赤经轴5旋转，基于赤道仪1的赤道坐标系统，旋转赤道仪1的赤经轴5，当成像光谱仪2产生光谱信号时，说明目标恒星4调节到成像光谱仪2的视场范围内。步骤二：利用赤道仪1软件控制系统和成像光谱仪2的微调机构8微调狭缝高度，通过旋转赤纬轴6来保证目标恒星4在成像光谱仪2空间维10运动，当目标恒星4进入成像光谱仪2视场的能量变小时，即目标恒星4渐出成像光谱仪2视场时，调节成像光谱仪2的底端的俯仰角微调机构8使目标恒星4位于成像光谱仪2视场内，其信号大小基本保持不变，这样通过以上操作，使成像光谱仪2的狭缝方向7平行于赤道仪1的底板9，并与赤纬轴6垂直。步骤三：利用赤道仪1的软件控制系统，在赤纬方向上旋转固定的角距，赤道仪1可选择的角距有5，10，15，30角分/角秒等。分别采集目标恒星4在成像光谱仪2空间维10的起始和终止位置的数据,利用高斯拟合方法求起始和终止的中心位置，利用以下公式通过两个中心位置间的几何相对位置迭代计算地面观测系统的焦距fi,j，Δφj=tan-1(d×y1(λi)fi,j)-tan-1(d×y2(λi)fi,j)]]>f=1m(Σj=1m1n(Σi=1nfi,j))]]>其中d是成像光谱仪2探测器像元大小,λi是成像光谱仪2的波长值，Δφj是赤道仪1旋转的角距,y1(λi)和y2(λi)分别是目标恒星4在成像光谱仪2空间维10λi处的起始和终止中心位置；成像光谱仪2的光谱范围是400nm到1000nm，当赤道仪1旋转角距为Δφj时,将成像光谱仪2光谱维11各个谱段λi处得到的焦距fi,j求其平均控制赤道仪1旋转不同的角距，其中角距范围从0.01到0.7度，分别计算不同角距下的焦距fj，并求其平均即得到地面观测系统的焦距其中i、j、m和n皆为正整数。