一种星象观测系统以及方法与流程

1.本发明涉及星象观测技术领域，具体涉及一种星象观测系统以及方法。


背景技术：

2.天文，是一个美丽又神秘的领域。有光彩照人的恒星，有暗淡却不失美丽的行星，有形状奇异、缤纷多彩的星云，还有黑暗无边的黑洞，还有神奇的冲日和凌日现象。当前，中国航天正全面开启航天强国建设的新征程，中国空间站也即将全面建成，对于天文爱好者来说，希望能记录下中国空间站每一次建设的节点，为建设航天强国贡献自己的一份力量，对于观测和记录天文现象过程中，需要用到星象观测设备。
3.传统的星象观测需要天文望远镜、赤道仪、相机等专业设备，需要专业人士指导才懂操作，操作复杂，且设备成本昂贵，普及率低，为此，我们提出一种星象观测系统以及方法。


技术实现要素：

4.本发明主要是解决现有的星象观测系统操作操作复杂，设备成本高的技术问题，提供一种星象观测系统以及方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种星象观测系统，包括星象观测系统，星象观测系统包括登录模块、信息传输模块、实用观测模块、日食观测模块、凌日观测模块、显示模块，登录模块判断登录用户的用户名及密码是否正确，若两者均正确则正常登录，登录后开放权限；信息传输模块内部的设置的北斗定位模块和天气信息模块，通过信号收发器与全球定位系统相连接，通过信号传输接收全球定位系统所提供的定位信息数据、对应该地地理数据、时序数据的星象数据。
6.进一步的，所述实用观测模块由太阳高度角测算、太阳方位角测算、测算结果应用三部分组成；太阳高度角测算计算公式：h＝90
°‑│
α(+/-)β
│
，其中，α是代表地理纬度，β是代表太阳直射点地理纬度，(+/-)是所求地理纬度与太阳直射是否在同一半球：如果在同一半球就是-，在南北两个半球就是+。
7.进一步的，所述太阳方位角测算，方位角以正南方向为0，由南向东向北为负，由南向西向北为正，当太阳在正东方，则其方位角为-90度，在正东北方时，方位角为-135度，在正西方时，方位角是90度，在正西北方为135度，在正北方时方位角可以表示为正负180度。
8.进一步的，所述测算结果应用，通过对太阳高度角及太阳方位角的计算，根据计算的结果，我们将此结果在日常生活中得到应用。
9.进一步的，所述日食观测模块由日偏食测算、日全食测算、日环食测算三部分组成；我们用s,m,e三个点分别代表太阳、月亮、地球的中心，用o1代表月球本影影锥锥点；用o2代表月球半影影锥锥点；用直线1、2、3、4分别代表月球半影影锥下边缘、月球本影影锥上边缘、月球本影影锥下边缘、月球半影影锥上边缘；点t1、t2、t3、t4分别代表垂直于直线sm且过月球中心和直线1、2、3、4的交点，因为地球圆e是一个椭球，平面sme和椭球的切平面是
一个椭圆，我们设以地球中心为原点的椭圆的表达式为设直线1、2、3、4的表达式为y＝kx+d，则直线和椭圆交点的x坐标表达式为：
[0010][0011]
进一步的，所述日偏食测算，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，能得知该地所处的地球边缘是否切到月球的半影影锥，通过迭代计算出满足条件的t就是日偏食开始、结束的时间，此时满足的代数条件为：(akd)2-((ak)2+b2)
×
(d2-b2)
×
a2＝0，切线是1，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过迭代计算可求得t。
[0012]
进一步的，所述日全食测算，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，能得知该地所处的地球边缘是否切到月球形成的本影影锥，迭代计算出满足条件的t就是日偏食开始、结束的时间，此时满足的代数条件为：(akd)
2-((ak)2+b2)
×
(d
2-b2)
×
a2＝0，切线由1变成了3，用通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过迭代计算可求得t。
[0013]
进一步的，所述日环食测算，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，通过迭代计算出满足条件的t就是日偏食开始、结束的时间，并且，此时满足的代数条件为：(akd)
2-((ak)2+b2)
×
(d
2-b2)
×
a2＝0，切线由1变成了2，用通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过迭代计算可求得t。
[0014]
进一步的，所述凌日观测模块，可以计算出凌日发生、结束的时间，计算最佳观测的经纬度地点；所述显示模块由显示单元、储存器两部分组成，根据实用观测观测模块、日食观测模块、凌日观测模块测算出来的经纬度和时间，通过信息传输模块的北斗定位模块，将实时观测天文现象，传送到显示单元进行显示，同时储存器，可以对观测天文现象，进行存储。
[0015]
一种星象观测方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：用户登录系统；s2：打开信息传输模块，接收数据；s3：通过实用观测模块，测算太阳高度角测算和太阳方位角；s4：通过日食观测模块，测算日偏食、日全食、日环食观测时间；s5：通过凌日观测模块，测算凌日时间和观测的经纬度地点；s6：通过显示模块，将实时观测天文现象，传送到显示单元进行显示；s7：打开储存器，可以对天文现象，进行存储。
[0016]
有益效果
[0017]
本发明提供了一种星象观测系统以及方法。具备以下有益效果：
[0018]
(1)、该一种星象观测系统以及方法，操作方便，成本较低，传统的星象观测需要天文望远镜、赤道仪、相机等专业设备，需要专业人士的指导才懂操作，且设备成本昂贵，除了专业的研究监测机构，仅少数天文爱好者才会购买和使用，普通群众较难以触及，而该星象观测仪成本低，操作较为简便，适合实用。
[0019]
(2)、该一种星象观测系统以及方法，操作安全性更高，传统的观测方式，操作不当的话，会损坏观测者的眼睛和仪器，而星象观测仪则是基于北斗定位导航系统，实时观测天文现象，并直接将画面传送到终端显示屏，不会出现误伤观测者眼睛的情况。
[0020]
(3)、该一种星象观测系统以及方法，用途广泛，利用效益高，可以用于观测中国空
间站凌日现象，可以用于观测日食等天文现象，也可以测算太阳高度角和方位角，服务于日常生活。
附图说明
[0021]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其他的实施附图。
[0022]
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。
[0023]
图1为本发明星象观测系统流程图；
[0024]
图2为本发明星象观测方法流程图；
[0025]
图3为本发明星象观测系统日偏食示意图；
[0026]
图4为本发明星象观测系统日全食示意图；
[0027]
图5为本发明星象观测系统日环食示意图。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
实施例：一种星象观测系统，如图1所示，包括星象观测系统，星象观测系统包括登录模块、信息传输模块、实用观测模块、日食观测模块、凌日观测模块、显示模块。
[0030]
所述登录模块由账号登录、账号切换、账号退出三部分组成；所述信息传输模块由信号收发器、北斗定位模块、天气信息模块三部分组成；所述实用观测模块由太阳高度角测算、太阳方位角测算、测算结果应用三部分组成；所述日食观测模块由日偏食测算、日全食测算、日环食测算组成；所述凌日观测模块由凌日观测组成；所述显示模块由显示单元、储存器两部分组成。
[0031]
进一步的，登录模块判断登录用户的用户名及密码是否正确，若两者均正确则正常登录，登录后开放权限，点击账号切换按钮可进行用户切换，点击账号退出则回到初始界面，设计登录模块，从上到下为用户账户和用户密码两个填写选项，下方置有确认、取消两个按钮。
[0032]
进一步的，信息传输模块内部的设置的北斗定位模块和天气信息模块，通过信号收发器与外界的全球定位系统相连接，通过信号传输接收全球定位系统所提供的定位信息数据、对应该地地理数据、时序数据的星象数据。于本实施例中，北斗定位模块信息可以接收到的信息包括定位位置、经纬度、太阳直射点经纬度、海拔高度、道路信息、时间信息、日出日落时间等；天气信息模块可以接收到气温、实时云量、空气质量、实时温度等信息，信息
传输模块信息设置每一分钟为进行自动刷新，自动更新数据。
[0033]
进一步的，所述实用观测模块由太阳高度角测算、太阳方位角测算、测算结果应用三部分组成；在太阳高度角测算中，太阳高度角指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，简称太阳高度和太阳天顶角互为余角，太阳高度角是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要因素，一般用h表示为太阳高度角，其计算公式：h＝90
°‑│
α(+/-)β
│
，其中，α是代表当地地理纬度，β是代表太阳直射点地理纬度，(+/-)是所求地理纬度与太阳直射是否在同一半球：如果在同一半球就是-，在南北两个半球就是+。
[0034]
进一步的，在太阳方位角测算中，太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方向的夹角，其中方位角以正南方向为0，由南向东向北为负，由南向西向北为正，当太阳在正东方，则其方位角为-90度，在正东北方时，方位角为-135度，在正西方时，方位角是90度，在正西北方为135度，当然在正北方时方位角可以表示为正负180度。
[0035]
进一步的，在测算结果应用中，通过对太阳高度角及太阳方位角的计算，根据计算的结果，我们将此结果在日常生活中得到应用，给出房屋的朝向、合理楼间距、太阳能电池板安装角度等实用信息。
[0036]
进一步的，所述日食观测模块由日偏食测算、日全食测算、日环食测算三部分组成。日食现象是指，当日、月、地运动到一条直线上，且地球运动到月亮的半影或本影区时，会出现太阳的全部或部分被月亮挡住的现象叫日食，日食包含日全食、日偏食及日环食，通常我们用s,m,e三个点分别代表太阳、月亮、地球的中心，用o1代表月球本影影锥锥点；用o2代表月球半影影锥锥点；用直线1、2、3、4分别代表月球半影影锥下边缘、月球本影影锥上边缘、月球本影影锥下边缘、月球半影影锥上边缘；点t1、t2、t3、t4分别代表垂直于直线sm且过月球中心和直线1、2、3、4的交点。因为地球圆e是一个椭球，平面sme和椭球的切平面是一个椭圆，我们设以地球中心为原点的椭圆的表达式为设直线1、2、3、4的表达式为y＝kx+d，则直线和椭圆交点的x坐标表达式为：
[0037][0038]
进一步的，日偏食测算，如图3所示，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，能得知该地所处的地球边缘是否切到月球的半影影锥，如果是，则日偏食则刚要发生或者结束，则此时满足的几何条件为：∠eo2m＝∠eo2t1+∠t1o2m，若能给出任意时刻t的矢量o2e、o2m、o2t1，且太阳半径rs、月球半径re已知，则∠eo2m、∠eo2t1、∠t1o2m用矢量积和三角函数方法可以求出，通过迭代计算出满足条件的t就是日偏食开始/结束的时间。此时满足的代数条件为：(akd)2-((ak)2+b2)
×
(d2-b2)
×
a2＝0，切线是1，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过迭代计算可求得t。
[0039]
进一步的，日全食测算，如图4所示，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，能得知该地所处的地球边缘是否切到月球形成的本影影锥，如果是，日全食则刚要发生或者结束，日全食刚要发生或者结束时满足的几何条件为：∠eo1m＝∠eo1t3+∠mo1t3，若能给出任意时刻t的矢量o1e、o1m、o1t3，且太阳半径rs、月球半径re已知，则∠eo1m、∠
eo1t3、∠mo1t3用矢量积和三角函数方法可以求出，迭代计算出满足条件的t就是日偏食开始/结束的时间，此时满足的代数条件为：(akd)
2-((ak)2+b2)
×
(d
2-b2)
×
a2＝0，切线由1变成了3，用通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过迭代计算可求得t。
[0040]
进一步的，日环食测算，如图5所示，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，日环食刚要发生或者结束时满足的几何条件为：∠eo1m+∠eo1t5+∠mo1t2＝π，若能给出任意时刻t的矢量o1e、o1m、o1t2，且太阳半径rs、月球半径re已知，则∠eo1m、∠eo1t5、∠mo1t2用矢量积和三角函数方法很容易求出，通过迭代计算出满足条件的t就是日偏食开始/结束的时间。并且，此时满足的代数条件为：(akd)
2-((ak)2+b2)
×
(d
2-b2)
×
a2＝0，切线由1变成了2，用通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过矢量方法，我们可求得a、b、k、d的值，通过迭代计算可求得t。
[0041]
进一步的，凌日观测模块，当地内行星——水星、金星运行到地球与太阳之间，它们三者之间接近于同一条直线时，水星、金星会从太阳表面经过。这一天文现象称之为凌日现象，凌日观测是指，当中国空间站处于地球与太阳之间，就会成为“空间站凌日”，与日环食开始及结束的时间计算相似，我们就能计算出“空间站凌日”发生及结束的时间，及最佳观测的经纬度地点。
[0042]
进一步的，所述显示模块由显示单元、储存器两部分组成。显示单元可以将实用观测观测模块、日食观测模块、凌日观测模块三个模块测算的结果显示出来，根据实用观测观测模块、日食观测模块、凌日观测模块测算出来的经纬度和时间，信息传输模块的北斗定位模块，将实时观测天文现象，传送到显示单元进行显示，同时，显示模块内部的储存器，可以对观测天文现象，进行存储，方便后期的下载保存。
[0043]
一种星象观测方法，如图2所示，包括以下步骤：用户通过登录模块内的账号登录，通过账号密码登录系统，若账号或密码不正确则不给予登录权限，若正确可成功登录该系统。
[0044]
然后通过信息传输模块，通过信号收发器与北斗定位模块和天气信息模块进行信息的接收，通过信号传输接收全球定位系统所提供的定位信息数据、天气信息数据、地理信息数据、实时星象数据。
[0045]
然后可以通过实用观测模块，进行太阳高度角测算和太阳方位角测算，通过对太阳高度角及太阳方位角的计算，根据计算的结果，我们将此结果在日常生活中得到应用，给出房屋的朝向、合理楼间距、太阳能电池板安装角度等实用信息，测算完成后发送到信息传输模块。
[0046]
然后可以通过日食观测模块，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，能得知该地所处的地球边缘是否切到月球的半影影锥，通过推算出日偏食、日全食、日环食观测时间，测算完成发送到信息传输模块。
[0047]
然后可以通过凌日观测模块，凌日观测计算出“空间站凌日”发生及结束的时间，及最佳观测的经纬度地点，测算完成将测算信息发送到信息传输模块。
[0048]
最后通过显示模块，将实用观测观测模块、日食观测模块、凌日观测模块测算出来的经纬度和时间，将实时观测天文现象，传送到显示单元进行显示，同时，显示模块内部的储存器，可以对观测天文现象，进行存储，方便后期的下载保存。
[0049]
本发明的工作原理：用户通过登录模块登录该系统，然后通过信息传输模块，进行信息的接收，然后通过实用观测模块，进行太阳高度角测算和太阳方位角测算，根据计算的结果，将测算结果在日常生活中得到应用，然后可以通过日食观测模块，根据北斗定位模块反馈的所处地理位置的经纬度，通过推算出日偏食、日全食、日环食观测时间，然后可以通过凌日观测模块，凌日观测计算出“空间站凌日”发生及结束的时间，及最佳观测的经纬度地点，最后通过显示模块，通过实用观测观测模块、日食观测模块、凌日观测模块测算出来的经纬度和时间，将实时观测天文现象，传送到显示单元进行显示，储存器，可以对观测天文现象，进行存储，方便后期的下载保存。
[0050]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。