专利名称：便携式天文望远镜自动寻星控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种便携式天文望远镜自动寻星控制装置及其控制方法。
背景技术：
目前国内的便携式天文望远镜自动控制装置采用大多数采用8位单片机控制，无自带星表的自动寻星功能。需要PC机控制，才能进行简单的寻星和跟踪。无天文参数计算功能。驱动采用步进电机驱动，速度慢。国外的便携式天文望远镜自动控制装置则采用多个8位16位和处理器并行处理。其缺点是，计算精度低，计算速度相对较慢。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供了一种便携式天文望远镜自动寻星控制装置及其控制方法，本发明提供了一种便携式天文望远镜的自动寻星和跟踪的方法，便携式天文望远镜自动寻星控制装置结构简单，系统储存容量大，天体数据多，计算速度快。
便携式天文望远镜自动寻星控制装置及其控制方法是采取以下方式实现便携式天文望远镜自动寻星控制装置结构由电源输入接口，主控制器，赤道仪驱动控制器组成。
电源输入接口一端与直流电源输入端相连，另一端与控制装置内部电源端相连，电源输入接口由开关K，二极管D1，电阻R1、R2，发光二极管L1、L2组成。电源输入接口可以防止电源接反损坏控制装置。红色发光二极管L1指示灯指示电源是否正确插上。当电源插上后，如果电源接反。由于红色的LED的单向导通作用，红色的LED不亮。当电源开关打开后，绿色LED亮，指示灯指示装置电源正常。如果电源插，由于二极管D1的单向导通特性，装置的电源不通，可以防止在电源插反时损坏便携式望远镜自动寻星控制装置的其他设备。
主控制器包括微处理器(CPU)、静态存储器(RAM)、快闪存储器(FLASH)、按键、图形点阵液晶显示器、蜂鸣器、白色发光二极管背光灯、白色发光二极管照明灯组成、RS232串行接口、内部串行总线。处理器(CPU)采用32位微控制器(LPC2114)。微处理器(CPU)通过数据总线和地址总线与静态存储器(RAM)(61LV25616)和快闪存储器(FLASH)(39VF1601或39VF3201或39VF6401)相连。微处理器(CPU)通过I/O口与按键相连。微处理器(CPU)通过I/O口与图形点阵液晶显示器(COG-VP12864)相连。微处理器(CPU)通过I/O口与蜂鸣器相连。微处理器(CPU)通过I/O口与白色发光二极管背光灯相连。微处理器(CPU)通过I/O口与白色发光二极管照明灯相连。微处理器(CPU)通过I/O口和全球卫星定位接收机(GPS)模块相连。微处理器(CPU)通过的串行口一和电平转换芯片MAX3232相连，组成RS232接口。CPU通过的串行口二与驱动芯片(74HCO7)相连，组成串行总线。串行总线对外连接的插座均采用6芯6P6C插座。所有6芯6P6C 6的引脚定义均相同，可以任意插接。
赤道仪驱动控制器包括单片微处理器(8051F330)，双向可逆PWM驱动电路、直流电机、光电码盘及光电码盘检测电路、过流保护电路。微处理通过I/O口与双向可逆PWM驱动电路相连。双向可逆PWM驱动电路的输出端和直流电机相连。双向可逆PWM驱动电路可以采用双向可逆PWM驱动集成电路L6203。单片微处理通过I/O口与光电码盘检测电路的输出端相连。光电码盘检测电路可以采用HLC2701光电码盘检测集成电路。单片微处理通过带AD的输入端口和双向可逆PWM驱动电路的电流检测口相连。
便携式天文望远镜自动寻星控制装置的控制方法如下通过主控制器校准赤道仪对北天极之间的误差，首先将望远镜调整到对北天极附近位置，然后主控制器中的微处理器(CPU)从主控制器的快闪存储器(FLASH)中存储的数据中寻找到可以用于校准的恒星亮星，读取该亮星的原始坐标；同时主控制器中的微处理器(CPU)通过I/O口读取全球卫星定位接收机(GPS)模块时间、地理位置参数。主控制器中的微处理器(CPU)根据恒星的原始数据和时间地理位置对天体进行周年视差计算、太阳视差计算、光行差计算、进动计算、章动计算、大气折射计算，计算出目标天体在赤道仪中的坐标，并自动转向该恒星附近的位置。然后调整用于校准的恒星到望远镜视场中心，主控制器中的微处理器(CPU)在静态存储器(RAM)中记下该恒星的在赤道仪的位置，同时记录下此时的时间。然后主控制器中的微处理器(CPU)计算赤出该恒星相对于观测者的天文坐标。通过求解两个坐标系之间的变换常数得到两个坐标系之间的变换关系。主控制器中的微处理器(CPU)在校准完成后，将两个坐标系之间的变换的系数存储在主控制器的静态存储器(RAM)中。
主控制器中的微处理器(CPU)从键盘得到自动寻星的命令后，主控制器中的微处理器(CPU)首先从主控制器的快闪存储器(FLASH)中查表得到目标天体的原始数据。对于恒星、深空星体采用存储在快闪存储器(FLASH)中的恒星计算公式，对于太阳系星体采用存储在快闪存储器(FLASH)中的VSOP87数学模型和参数，对于小行星和彗星使用存储在快闪存储器(FLASH)中的开普勒方程和参数。主控制器中的微处理器(CPU)根据恒星的原始数据和时间地理位置对天体进行周年视差计算、太阳视差计算、光行差计算、进动计算、章动计算、大气折射计算，计算出目标天体的观测位置，通过坐标变换，计算出目标天体在赤道仪中的坐标。
主控制器中的微处理器(CPU)在计算出目标天体在赤道仪中的坐标后，通过内部的串行总线，向赤道仪驱动控制器发出命令，赤道仪驱动控制器的微处理器在收到主控制器中的微处理器(CPU)的指令后，控制直流电机运行到指定位置后。主控制器中的微处理器(CPU)再计算此时目标天体在赤道仪中的坐标。由于目标天体在赤道仪中的坐标是不断随时间变化的，主控制器不断重复上述计算、命令、执行过程，直到目标天体在赤道仪中的坐标和赤道仪的实际坐标的误差在再指定范围内。自动寻星结束后，主控制器控制赤道仪驱动控制器恒动跟踪。
便携式天文望远镜自动寻星控制装置及其控制方法的特点1、本发明提供了一种便携式天文望远镜自动寻星和跟踪的方法及其装置。
2、本便携式天文望远镜自动寻星控制装置内置全球卫星定位接收机(GPS)模块，可以准确地提供天文观测和计算所需要的时间、地理位置。
3、本便携式天文望远镜自动寻星控制装置具有电源输入借口，设置有电源输入接反保护电路，不会因为电源的正负极接反损坏控制装置。
4、本便携式天文望远镜自动寻星控制装置结构简单，系统储存容量大，天体数据多，计算速度快。
5、本便携式天文望远镜自动寻星控制装置中所有的接口均采用6芯6P6C插头座，并可以任意插接。
6、携式天文望远镜自动寻星控制装置中的赤道仪驱动控制器带过流保护，通过内部的串行总线可以和主控制器快速交换命令和数据。
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
图1是便携式天文望远镜自动寻星控制装置组成框图。
图2是便携式天文望远镜自动寻星控制装置的电源输入接口电原理图。
图3是便携式天文望远镜自动寻星控制装置的主控制器组成框图。
图4是便携式天文望远镜自动寻星控制装置的赤道仪驱动控制器组成框图。
图5是便携式天文望远镜自动寻星控制装置的自动寻星控制方法流程图。
图6是便携式天文望远镜自动寻星控制装置的天体在赤道仪位置计算流程图。
具体实施例方式
参照附图1～6，便携式天文望远镜自动寻星控制装置由电源输入接口、主控制器、赤道仪驱动控制器组成。自动寻星控制装置的组成见附图1。
便携式望远镜自动寻星控制装置的电源输入接口见附图2。电源输入接口一端与直流电源输入端相连，另一端与控制装置内部电源端相连，电源输入接口由开关K、二极管D1、电阻R1、R2，发光二极管L1、L2组成。开关K连接在直流电源输入正端，二极管D1、电阻R1分别与开关K输出端相连接，发光二极管L1一端与电阻R1相连另一端与直流电源输入负端相连，电阻R2一端与二极管D1相连，另一端与发光二极管L2串联后接直流电源输入负端。电源输入接口可以防止电源接反损坏控制装置。红色发光二极管L1指示灯指示电源是否正确插上。当电源插上后，如果电源接反。由于红色的LED的单向导通作用，红色的LED不亮。当电源开关打开后，绿色LED亮，指示灯指示装置电源正常。如果电源插，由于二极管D1的单向导通特性，装置的电源不通，可以防止在电源插反时损坏便携式望远镜自动寻星控制外置的其他设备。
主控制器组成见附图3。主控制器包括微处理器(CPU)、静态存储器(RAM)、快闪存储器(FLASH)、按键、图形点阵液晶显示器、蜂鸣器、白色发光二极管背光灯、白色发光二极管照明灯组成、RS232串行接口、内部串行总线。CPU采用32位微控制器(LPC2114)。微处理器(CPU)通过数据总线和地址总线与静态存储器(61LV25616)和快闪存储器(39VF1601或39VF3201或39VF6401)相连。微处理器(CPU)通过I/O口与按键相连。微处理器(CPU)通过I/O口与图形点阵液晶显示器(COG-VP12864)相连。微处理器(CPU)通过I/O口与蜂鸣器相连。微处理器(CPU)通过I/O口与白色发光二极管背光灯相连。CPU通过I/O口与白色发光二极管照明灯相连。微处理器(CPU)通过I/O口和全球卫星定位接收机(GPS)模块相连。微处理器(CPU)通过的串行口一和电平转换芯片MAX3232相连，组成RS232接口。CPU通过的串行口二与驱动芯片(74HCO7)相连，组成串行总线。串行总线对外连接的插座均采用6芯6P6C插座。所有6芯6P6C 6的引脚定义均相同，可以任意插接。
赤道仪驱动控制器组成见图四。赤道仪驱动控制器包括单片微处理器(8051F330)，双向可逆PWM驱动电路，直流电机，光电码盘及光电码盘检测电路，过流保护电路组成。单片微处理通过I/O口与双向可逆PWM驱动电路相连。双向可逆PWM驱动电路的输出端和直流电机相连。单片微处理通过I/O口与光电码盘检测电路的输出端相连。微处理通过带AD的输入端口和双向可逆PWM驱动电路的电流检测口相连。
便携式天文望远镜自动寻星控制装置的控制方法如下控制流程见附图5。
通过主控制器校准赤道仪对北天极之间的误差。首先将望远镜调整到北天极附近位置。然后主控制器中的微处理器(CPU)从主控制器的快闪存储器(FLASH)中存储的数据中寻找到可以用于校准的恒星亮星。读取该亮星的原始坐标。同时主控制器中的微处理器(CPU)通过I/O口读取全球卫星定位接收机(GPS)模块时间、地理位置参数。主控制器中的微处理器(CPU)根据恒星的原始数据和时间地理位置对天体进行周年视差计算、太阳视差计算光行差计算，进动计算、章动计算、大气折射计算，计算出目标天体在赤道仪中的坐标。并自动转向该恒星附近的位置。然后手动调整用于校准的恒星到望远镜视场中心，主控制器中的微处理器(CPU)在静态存储器(RAM)中记下该恒星的在赤道仪的位置，同时记录下此时的时间。然后主控制器的CPU并计算赤出该恒星相对于观测者的天文坐标。通过求解两个坐标系之间的变换常数得到两个坐标系之间的变换关系。主控制器中的微处理器(CPU)在校准完成后，将两个坐标系之间的变换的系数存储在主控制器的RAM中。
主控制器中的微处理器(CPU)从键盘得到自动寻星的命令后，主控制器中的微处理器(CPU)首先从从主控制器的快闪存储器(FLASH)中查表得到目标天体的原始数据。对于恒星、深空星体采用存储在快闪存储器(FLASH)中的恒星计算公式，对于太阳系星体采用存储在快闪存储器(FLASH)中的VSOP87数学模型和参数，对于小行星和彗星使用存储在快闪存储器(FLASH)的中开普勒方程和参数。主控制器中的微处理器(CPU)按附图6所示的计算流程(计算程序)，根据恒星的原始数据和时间地理位置对天体进行周年视差计算、太阳视差计算、光行差计算、进动计算、章动计算、大气折射计算，计算出目标天体的观测位置，通过坐标变换，计算出目标天体在赤道仪中的坐标。
主控制器中的微处理器(CPU)在计算出目标天体在赤道仪中的坐标后，通过内部的串行总线，向赤道仪驱动控制器发出命令，赤道仪驱动控制器的微处理器在收到主控制器中的微处理器(CPU)的指令后，控制直流电机运行到指定位置后。主控制器中的微处理器(CPU)再计算此时目标天体在赤道仪中的坐标。由于目标天体在赤道仪中的坐标是不断随时间变化的，主控制器不断重复上述计算、命令、执行过程，直到目标天体在赤道仪中的坐标和赤道仪的实际坐标的误差在再指定范围内。自动寻星结束后，主控制器控制赤道仪驱动控制器恒动跟踪。
权利要求
1.一种便携式天文望远镜自动寻星控制装置，其特征在于结构由电源输入接口、主控制器、赤道仪驱动控制器组成；电源输入接口一端与直流电源输入端相连，另一端与控制装置内部电源端相连，主控制器包括微处理器(CPU)、静态存储器(RAM)、快闪存储器(FLASH)、按键、图形点阵液晶显示器、蜂鸣器、白色发光二极管背光灯、白色发光二极管照明灯组成、RS232串行接口、内部串行总线，微处理器(CPU)通过数据总线和地址总线与静态存储器(RAM)和快闪存储器(FLASH)相连，微处理器(CPU)分别通过I/O口与按键相连、图形点阵液晶显示器、蜂鸣器、白色发光二极管背光灯、白色发光二极管照明灯相连，微处理器(CPU)通过I/O口和全球卫星定位接收机(GPS)模块相连，微处理器(CPU)通过的串行口一和电平转换芯片相连，组成RS232接口，微处理器(CPU)通过的串行口二与驱动芯片(74HC07)相连，组成串行总线；赤道仪驱动控制器包括单片微处理器、双向可逆PWM驱动电路、直流电机、光电码盘及光电码盘检测电路、过流保护电路，单片微处理器通过I/O口与双向可逆PWM驱动电路相连，双向可逆PWM驱动电路的输出端和直流电机相连，单片微处理通过I/O口与光电码盘检测电路的输出端相连，单片微处理器通过带AD的输入端口和双向可逆PWM驱动电路的电流检测口相连。
2.根据权利要求1所述的便携式天文望远镜自动寻星控制装置，其特征在于串行总线对外连接的插座均采用6芯6P6C插座。
3.根据权利要求1所述的便携式天文望远镜自动寻星控制装置，其特征在于电源输入接口由开关(K)，二极管(D1)，电阻(R1、R2)，发光二极管(L1、L2)组成；开关K连接在直流电源输入正端，二极管D1、电阻R1分别与开关K输出端相连接，发光二极管L1一端与电阻R1相连另一端与直流电源输入负端相连，电阻R2一端与二极管D1相连，另一端与发光二极管L2串联后接直流电源输入负端。
4.一种便携式天文望远镜自动寻星控制装置的控制方法，其特征在于控制方法如下通过主控制器校准赤道仪对北天极之间的误差，首先将望远镜调整到对北天极附近位置，然后主控制器中的微处理器(CPU)从主控制器的快闪存储器(FLASH)中存储的数据中寻找到可以用于校准的恒星亮星，读取该亮星的原始坐标；同时主控制器中的微处理器(CPU)通过I/O口读取全球卫星定位接收机(GPS)模块时间、地理位置参数。主控制器中的微处理器(CPU)根据恒星的原始数据和时间地理位置对天体进行周年视差计算、太阳视差计算、光行差计算、进动计算、章动计算、大气折射计算，计算出目标天体在赤道仪中的坐标，并自动转向该恒星附近位置，然后调整用于校准的恒星到望远镜视场中心，主控制器中的微处理器(CPU)在静态存储器(RAM)中记下该恒星的在赤道仪的位置，同时记录下此时的时间，然后主控制器中的微处理器(CPU)并计算赤出该恒星相对于观测者的天文坐标，通过求解两个坐标系之间的变换常数得到两个坐标系之间的变换关系，主控制器中的微处理器(CPU)在校准完成后，将两个坐标系之间的变换的系数存储在主控制器的静态存储器(RAM)中；主控制器中的微处理器(CPU)从键盘得到自动寻星的命令后，主控制器中的微处理器(CPU)首先从从主控制器的快闪存储器(FLASH)中查表得到目标天体的原始数据，对于恒星、深空星体采用存储在快闪存储器(FLASH)中的恒星计算公式，对于太阳系星体采用存储在快闪存储器(FLASH)中的VSOP87数学模型和参数，对于小行星和彗星使用存储在快闪存储器(FLASH)中的开普勒方程和参数，主控制器中的微处理器(CPU)根据恒星的原始数据和时间地理位置对天体进行周年视差计算、太阳视差计算、光行差计算、进动计算、章动计算、大气折射计算，计算出目标天体的观测位置，通过坐标变换，计算出目标天体在赤道仪中的坐标；主控制器中的微处理器(CPU)在计算出目标天体在赤道仪中的坐标后，通过内部的串行总线，向赤道仪驱动控制装置发出命令，赤道仪驱动控制器的微处理器在收到主控制器中的微处理器(CPU)的指令后，控制直流电机运行根据到指定位置后，主控制器中的微处理器(CPU)再计算此时目标天体在赤道仪中的坐标，由于目标天体在赤道仪中的坐标是不断随时间变化的，主控制器不断重复上述计算、命令、执行过程，直到目标天体在赤道仪中的坐标和赤道仪的实际坐标的误差在再指定范围内，自动寻星结束后，主控制器控制赤道仪驱动控制器恒动跟踪。
全文摘要
本发明涉及的是一种便携式天文望远镜的自动寻星控制装置及其控制方法。结构由电源输入接口，主控制器，赤道仪驱动控制器组成。主控制器包括微处理器(CPU)、静态存储器(RAM)、快闪存储器(FLASH)、按键、图形点阵液晶显示器、蜂鸣器、白色发光二极管背光灯、白色发光二极管照明灯组成、RS232串行接口、内部串行总线；赤道仪驱动控制器包括单片微处理器，双向可逆PWM驱动电路、直流电机、光电码盘及光电码盘检测电路、过流保护电路。通过主控制器中的微处理器计算目标天体在赤道仪中的坐标，控制赤道仪驱动控制器电机运动，实现望远镜指向并跟踪目标天体。
文档编号G05D3/00GK1808207SQ200610038199
公开日2006年7月26日 申请日期2006年2月9日 优先权日2006年2月9日
发明者徐文, 徐宁 申请人:南京艾迪尔科技有限公司