[發(fā)明專利]自動(dòng)尋星及導(dǎo)星的控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310294227.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN103439976A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃志;劉琨;倪玉華;白明;楊博雄;彭宇帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)珠海分校
• 主分類號(hào): G05D1/12
• 分類號(hào): G05D1/12
• 代理公司: 廣東秉德律師事務(wù)所 44291
• 代理人: 楊煥軍

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及提高天文望遠(yuǎn)鏡的觀測精度及簡化觀測過程的反饋系統(tǒng)，尤其涉及讓天文望遠(yuǎn)鏡具有自動(dòng)尋找目標(biāo)星體、自動(dòng)跟蹤、導(dǎo)星實(shí)時(shí)校準(zhǔn)功能于一體的自動(dòng)尋星及導(dǎo)星的控制系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】

天文學(xué)的試驗(yàn)方法是通過觀測來收集信息，目前，天文望遠(yuǎn)鏡是觀測天體的重要工具。天空中的天體大多亮度非常暗，若要觀測到它，必須使用攝影設(shè)備對(duì)其進(jìn)行長時(shí)間的曝光，累計(jì)足夠的亮度才能將天體的原本面目展現(xiàn)在我們面前。而在長時(shí)間的曝光過程中，目標(biāo)天體必須一直保持在望遠(yuǎn)鏡視野的固定位置不變，不然拍攝的圖像會(huì)模糊不清，這就需要望遠(yuǎn)鏡長時(shí)間精確地跟蹤目標(biāo)天體(因地球自轉(zhuǎn)，天體在天空中的位置是會(huì)移動(dòng)的，隨著望遠(yuǎn)鏡倍數(shù)的增大，視野變小，這個(gè)移動(dòng)效果會(huì)更加明顯)。導(dǎo)星的作用便是在望遠(yuǎn)鏡長時(shí)間跟蹤過程中，由于機(jī)械精度或極軸不準(zhǔn)等原因造成望遠(yuǎn)鏡不能準(zhǔn)確跟蹤天體時(shí)，通過監(jiān)測星點(diǎn)的移動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡，使目標(biāo)天體一直保持在視野固定位置。導(dǎo)星在天文觀測中是非常重要的，對(duì)于深空天體的觀測更是必備裝置，對(duì)本身精度較低的小型天文望遠(yuǎn)鏡來說則顯得尤為重要。且導(dǎo)星功能的實(shí)現(xiàn)必須在已有跟蹤設(shè)備之上。

目前國內(nèi)、外主流的導(dǎo)星方案，一般是通過專用導(dǎo)星CCD獲取導(dǎo)星鏡的圖像，電腦端的導(dǎo)星軟件如GuideMaster、PHD等獲得導(dǎo)星CCD傳輸過來的圖像后，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測圖像上的星點(diǎn)的位置的變化，發(fā)送相應(yīng)的命令給跟蹤設(shè)備進(jìn)行校正。所以目前的導(dǎo)星方案需要一臺(tái)運(yùn)行導(dǎo)星程序的電腦，如果在野外的話則需要配備筆記本電腦和能支持該電腦長時(shí)間運(yùn)行的大容量移動(dòng)電源。同時(shí)，優(yōu)秀的導(dǎo)星軟件將收取相應(yīng)的費(fèi)用，相應(yīng)的還需要電腦的購買費(fèi)用；基于以上原因，目前的導(dǎo)星方案難以做到集尋星、跟蹤及導(dǎo)星與一體的系統(tǒng)，同時(shí)信息流向錯(cuò)綜復(fù)雜且不便攜帶。

另外，導(dǎo)星攝像頭相當(dāng)于人的眼睛，接在導(dǎo)星鏡上，用于獲取望遠(yuǎn)鏡中的圖像。專業(yè)的導(dǎo)星CCD通常需要兼顧拍照功能，需要各方面的改進(jìn)使得曝光熱噪音小，也就是信噪比高，獲得的照片質(zhì)量高。同時(shí)還需要對(duì)電腦發(fā)送過來的導(dǎo)星信號(hào)進(jìn)行解析，通常還會(huì)添加導(dǎo)星接口功能，降命令解析之后再控制望遠(yuǎn)鏡機(jī)械設(shè)備，所以成本一般較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供一種成本低、便于攜帶，集合自動(dòng)尋星、自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)導(dǎo)星于一體且具有實(shí)時(shí)校準(zhǔn)反饋功能的自動(dòng)尋星及導(dǎo)星的控制系統(tǒng)及其控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

自動(dòng)尋星及導(dǎo)星的控制系統(tǒng)，包括赤道儀、天文望遠(yuǎn)鏡、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制器和導(dǎo)星裝置，赤道儀通過接收步進(jìn)電機(jī)控制器發(fā)出的信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)而控制天文望遠(yuǎn)鏡的動(dòng)作；該控制系統(tǒng)還包括望遠(yuǎn)鏡控制模塊，望遠(yuǎn)鏡控制模塊通過I/O接口分別連接有LCD顯示器和鍵盤，望遠(yuǎn)鏡控制模塊還通過I/O接口與所述步進(jìn)電機(jī)控制器互通連接，望遠(yuǎn)鏡控制模塊通過步進(jìn)電機(jī)控制器控制步進(jìn)電機(jī)來控制天文望遠(yuǎn)鏡的方位；所述導(dǎo)星裝置包括導(dǎo)星攝像頭、TFT觸摸顯示屏和導(dǎo)星控制模塊，導(dǎo)星攝像頭和TFT觸摸顯示屏分別通過I/O接口與導(dǎo)星控制模塊連接，所述導(dǎo)星控制模塊與望遠(yuǎn)鏡控制模塊之間通過USART串行通信連接，導(dǎo)星控制模塊處理導(dǎo)星攝像頭的數(shù)據(jù)并檢測后將控制命令發(fā)送給望遠(yuǎn)鏡控制模塊。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)星控制模塊為STM32F407VGT6微處理器。

優(yōu)選地，所述望遠(yuǎn)鏡控制模塊為AVR?ATmega128芯片。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)星攝像頭為OV7725攝像頭。

優(yōu)選地，所述步進(jìn)電機(jī)控制器為TB6560AHQ電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

優(yōu)選地，所述LCD顯示器為LCD1602顯示操作屏。

自動(dòng)尋星及導(dǎo)星的控制方法，包括尋星和導(dǎo)星兩個(gè)步驟：

尋星包括以下步驟：

第一步：望遠(yuǎn)鏡控制模塊接通電源開始工作，通過與望遠(yuǎn)鏡控制模塊連接的鍵盤，在與望遠(yuǎn)鏡控制模塊連接的LCD顯示器輔助下，鍵盤輸入命令進(jìn)入找星過程；

第二步：調(diào)準(zhǔn)天文望遠(yuǎn)鏡，并找到一顆容易尋找的亮星置于天文望遠(yuǎn)鏡視野的中央，在望遠(yuǎn)鏡控制模塊的數(shù)據(jù)庫中查詢?cè)摿列堑某嘟?jīng)、赤緯軸坐標(biāo)，或者通過鍵盤打開望遠(yuǎn)鏡控制模塊的數(shù)據(jù)庫，從望遠(yuǎn)鏡控制模塊的數(shù)據(jù)庫中選擇該星體的坐標(biāo)后將自動(dòng)填入相關(guān)值；

第三步：輸入需要尋找的目標(biāo)星坐標(biāo)，通過鍵盤從望遠(yuǎn)鏡控制模塊的數(shù)據(jù)庫查詢需要觀測的星體的坐標(biāo)，自動(dòng)填入相關(guān)值；

第四步：完成之后，通過望遠(yuǎn)鏡控制模塊計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)控制器將發(fā)送命令給步進(jìn)電機(jī)，控制赤道儀開始調(diào)整赤緯軸，赤緯軸到位后則開始調(diào)整赤經(jīng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，從而控制天文望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，開始找星過程；