[發明專利]一種望遠鏡控制系統及方法

在審

• 申請號: 201710834050.3
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107643770A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 鄧永停;李洪文;王建立;王帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05D3/20
• 分類號: G05D3/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，特別涉及一種望遠鏡控制系統及方法。

背景技術

大口徑光電望遠鏡是集光學、機械、電子學于一體的遠程綜合觀測系統，它是用來觀測空間目標、探索宇宙奧秘的重要觀測設備，至今已經有幾百年的發展歷史。隨著天文目標觀測需求的提高，大口徑望遠鏡應運而生。其中典型的大口徑望遠鏡有8.2米口徑的VLT，10米口徑的Keck，10.4米口徑的GTC以及中國的LAMOST等；超大口徑的望遠鏡，例如籌建中的22米口徑的GMT，30米口徑的TMT等，中國也正在籌劃建設30米量級的超大口徑望遠鏡。這些望遠鏡采用拼接鏡面主動光學、自適應光學以及精密控制等先導高科技技術，把望遠鏡的靈敏度和空間分辨率等技術指標提高到了前所未有的程度，在揭示暗物質和暗能量的本質、探測宇宙天體、理解黑洞的形成與生長、探察地外行星等前沿科學領域將做出更大的突破性貢獻。。

隨著望遠鏡口徑和探測能力的不斷提高，其控制系統也越來越復雜。望遠鏡控制系統設計時，既要滿足系統高性能的跟蹤指標，又要盡可能的簡化系統配線的復雜程度。傳統的望遠鏡控制系統的各單元之間通常采用串口數據通信方式，而串行接口是一種可以將接收來自CPU的并行數據字符轉換為連續的串行數據流發送出去，同時可將接收的串行數據流轉換為并行的數據字符供給CPU的器件。雖然串口通信方式，理論上通信長度可達100米以上，但是隨著通信距離的增加，通信的誤碼率也隨之增加。

因此，采用串口通信方式無法滿足數據更遠距離的控制需求，同時采用串口通信方式會極大地增加了系統的配線數量，降低了系統的可靠性。

所以，在望遠鏡控制系統設計過程中，如何實現在滿足更遠距離控制需求的同時，減少系統的配線數量，提高系統的可靠性，是本領域亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種望遠鏡控制系統及方法，在滿足更遠距離控制需求的同時，減少系統的配線數量，提高系統的可靠性。其具體方案如下：

一種望遠鏡控制系統，包括近程控制端和遠程被控端；

所述近程控制端中設置有Ethercat主站，所述遠程被控端設置有Ethercat從站；

所述Ethercat主站用于發送望遠鏡控制指令到Ethercat從站；

所述Ethercat從站用于接收所述望遠鏡控制指令，以便所述遠程被控端中用于對望遠鏡的位姿進行調節的電機執行所述望遠鏡控制指令。

優選地，

所述Ethercat主站設置于所述近程控制端的伺服雙軸控制器；

所述Ethercat從站設置于所述遠程被控端的驅動單元。

優選地，進一步包括：

第一通信光纜，用于將所述近程控制端的操控計算機輸出的跟蹤指令和望遠鏡觀測目標的軌道數據傳輸至所述近程控制端的伺服雙軸控制器，并將所述伺服雙軸控制器輸出的自身運行數據和狀態傳輸至所述操控計算機。

優選地，進一步包括：

第二通信光纜，用于將遠程被控端的望遠鏡圖像探測器獲取的目標脫靶量傳輸至所述近程控制端的圖像處理單元。

優選地，進一步包括：

第三通信光纜，用于將所述圖像處理單元發送的目標位置偏移量傳輸至所述近程控制端的伺服雙軸控制器；

其中，所述目標位置偏移量為所述圖像處理單元根據目標脫靶量，經過圖像處理獲得的目標位置偏移量。

優選地，進一步包括：

第四通信光纜，用于將所述近程控制端的時間基準系統輸出的時間同步信號分別傳輸至所述近程控制端的圖像處理單元、伺服雙軸控制器、操控計算機以及所述遠程被控端的編碼器處理單元。

優選地，進一步包括：

第五通信光纜，用于將所述編碼器處理單元輸出的位置反饋數據分別傳輸至所述近程控制端的操控計算機、伺服雙軸控制器；

其中，所述位置反饋數據為所述編碼器處理單元對方位軸編碼器信號和俯仰軸編碼器信號進行處理后得到的數據；

所述遠程被控端上的方位軸編碼器向所述編碼器處理單元輸出所述方位軸編碼器信號；

所述遠程被控端上的俯仰軸編碼器向所述編碼器處理單元輸出所述俯仰軸編碼器信號。

優選地，所述遠程被控端的驅動單元的驅動電源為DSP控制電壓和/或電流的電源。

優選地，所述遠程被控端的編碼器處理單元為能夠接收兩路信號數據，并對兩路信號數據進行封裝發送的處理單元。

本發明還提供一種望遠鏡控制方法，包括：