專利名稱：赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
天文望遠(yuǎn)鏡是現(xiàn)代天文學(xué)探索宇宙的主要工具。天文望遠(yuǎn)鏡裝置一般分赤道式天文望遠(yuǎn)鏡和地平式天文望遠(yuǎn)鏡。赤道式天文望遠(yuǎn)鏡有兩根互相垂直的軸系。一根軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行，即它和地平面的交角等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?，此軸被稱為“赤經(jīng)軸”或“極軸”。極軸是跟蹤軸，望遠(yuǎn)鏡在跟蹤天體周日視運(yùn)動時，以24小時/轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速回繞極軸旋轉(zhuǎn)。另一根軸叫“赤緯軸”，對于觀測跟蹤恒星天體，極軸旋轉(zhuǎn)，赤緯軸只在指向觀測目標(biāo)星時旋轉(zhuǎn)。中高級天文望遠(yuǎn)鏡采用的幾乎都是赤道式天文望遠(yuǎn)鏡，因為赤道式天文望遠(yuǎn)鏡跟蹤恒星時只要求極軸以和恒星相同的速度和方向旋轉(zhuǎn)即可，望遠(yuǎn)鏡控制相對準(zhǔn)確，安裝也方便。赤道式天文望遠(yuǎn)鏡極軸的正確位置應(yīng)該是極軸指向天球極點(diǎn)，赤緯軸垂直于極軸，并在天赤道面內(nèi)，只有在這種情況下，望遠(yuǎn)鏡繞極軸的旋轉(zhuǎn)才能和天穹的周日旋轉(zhuǎn)一致。赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸對準(zhǔn)天球北極的精度直接影響到跟蹤精度，而天球北極卻沒有嚴(yán)格意義上的參考星，雖然北極星經(jīng)常被認(rèn)為是天北極，但是與天北極存在超過O. 5 度的偏差，這對高要求的跟蹤，尤其是長時間拍攝是不可取的，因為要跟蹤的星體經(jīng)過一段時間就會跑出跟蹤范圍之外，所以需要非常精確地將赤緯軸(極軸)指向天北極?，F(xiàn)有技術(shù)的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡對極軸的校正一般是在觀測結(jié)束后進(jìn)行的，而會對正在進(jìn)行的觀測造成影響(尤其是長時間的觀測)。現(xiàn)有技術(shù)中也有在使用赤道式天文望遠(yuǎn)鏡時進(jìn)行的極軸的校正，比如通過極軸鏡輔助調(diào)整赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的赤經(jīng)軸指向的方法，然而這種方法要么太繁瑣且需要足夠知識和資料，要么精度不足夠，嚴(yán)重影響觀測質(zhì)量赤道式天文望遠(yuǎn)鏡指向精度和跟蹤精度是望遠(yuǎn)鏡本身的一項重要指標(biāo)，他們都受到極軸位置準(zhǔn)確性的影響，準(zhǔn)確的極軸位置非常重要，因此如何實時、準(zhǔn)確、簡單進(jìn)行赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸校正成為當(dāng)前研究的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行極軸調(diào)校時，存在的方法繁瑣， 精度不夠等問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案
一種赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其中，包括
與極軸同軸的圖像采集裝置，用于采集極軸所指方向的北極星的第一位置信息，并將所述第一位置信息發(fā)送到下述的微處理器中；
定位裝置，用于實時定位所述北極星的第二位置信息，并將所述第二位置信息發(fā)送到下述的微處理器上；微處理器，用于將第二位置信息與第一位置信息擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中，并發(fā)送到下述的顯示裝置；
顯示裝置，用于將所述包含第一位置信息與第二位置信息的北天球的坐標(biāo)圖像顯示出
來；
所述微處理器分別連接圖像采集裝置、定位裝置和顯示裝置。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其中還包括一調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)整所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的方位角和極軸高度，使第二位置信息與第一位置信息重合。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其中還包括用于保證圖像采集裝置不發(fā)生傾斜的環(huán)形水平泡，所述環(huán)形水平泡設(shè)置在圖像采集裝置上。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其中所述圖像采集裝置為CXD 或者安裝其他感應(yīng)器的攝像頭。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其中所述定位裝置為GPS。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其中所述GPS與微處理器集成在一個芯片上。一種赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其中，包括以下步驟 S100、圖像采集裝置采集極軸所指方向的北極星的第一位置信息，并將所述第一位置
信息發(fā)送到微處理器中；
S200、定位裝置實時定位所述北極星的第二位置信息，并將所述第二位置信息發(fā)送到微處理器上；
S300、微處理器將第二位置信息與第一位置信息擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中，并發(fā)送到顯示裝置；
S400、顯示裝置將所述包含第一位置信息與第二位置信息的北天球的坐標(biāo)圖像顯示出來。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其中還包括步驟 S500、調(diào)節(jié)裝置調(diào)整所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的方位角和極軸高度，使第二位置信息與第一位置信息重合。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其中，所述步驟S200 中，定位裝置實時定位所述北極星的第二位置信息的方法，其具體包括以下步驟
S210、獲取赤道式天文望遠(yuǎn)鏡所在的地理位置和時間信息；
S220、通過所述地理位置和時間信息，計算出北極星所在的第二位置信息。所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其中，在所述步驟 S400中，顯示裝置的中心位置為北天球的天球北極位置；并可在所述顯示裝置上對北天球的位置坐標(biāo)進(jìn)行縮放。有益效果
本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，可以幫助用戶精確調(diào)整赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸，使其能夠準(zhǔn)確的指向北天球的北極星位置，同時，所述調(diào)校方法非常簡單，無需過多的天文知識和資料，便可輕松、實時地進(jìn)行赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸調(diào)校。


圖I為本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實施例的示意圖。圖3為本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的顯示裝置上所顯示的北天球的坐標(biāo)圖像的示意圖。圖4為本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。請參閱圖1，圖I為本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。 如圖所示，所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)包括與極軸同軸的圖像采集裝置 100、定位裝置200、微處理器300和顯示裝置400，所述微處理器300分別連接圖像采集裝置100、定位裝置200和顯示裝置400。具體來說，所述圖像采集裝置100用于采集極軸所指方向的北極星的第一位置信息，并將所述第一位置信息發(fā)送到微處理器300中。所述第一位置信息為圖像采集裝置100 在所述極軸所指方向上采集到的北極星的位置信息，其應(yīng)當(dāng)為圖像采集裝置100實時采集到的。所述定位裝置200用于實時定位北極星的第二位置信息，并將所述第二位置信息發(fā)送到微處理器上。這里所述的定位裝置可以為衛(wèi)星定位裝置(使用衛(wèi)星進(jìn)行準(zhǔn)確定位)等裝置，其可以準(zhǔn)確確定北極星在所述定位裝置200進(jìn)行定位時刻的準(zhǔn)確位置，為了便于區(qū)分，我們將其定義為北極星的第二位置信息。應(yīng)當(dāng)理解地是，所述第二位置信息是北極星在該時刻的準(zhǔn)確位置信息。而關(guān)于如何進(jìn)行定位，其應(yīng)當(dāng)為現(xiàn)有技術(shù)，這里就不再贅述了。所述微處理器300用于將第二位置信息與第一位置信息擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中，并發(fā)送到顯示裝置400。第二位置信息和第一位置信息分別通過定位裝置200和圖像采集裝置100來獲取，然后微處理器300再將兩者擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中。在本實施例中，我們可以利用計算機(jī)來實現(xiàn)微處理器300的功能，將所述圖像采集裝置100(比如CXD 或者安裝其他感應(yīng)器的攝像頭)的數(shù)據(jù)線與微處理器相連，再將定位裝置(如GPS定位系統(tǒng)) 也與所述計算機(jī)相連，更進(jìn)一步地，我們可以通過將計算機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)GPS (這里，網(wǎng)絡(luò)GPS相當(dāng)于所述定位裝置的功能)來實時實現(xiàn)定位。所述網(wǎng)絡(luò)GPS是利用衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)支持的網(wǎng)絡(luò)實時動態(tài)定位技術(shù)。另外，我們還可以將所述GPS與微處理器集成在一個芯片上。即集成GPS的微處理器。這樣一來,微處理器便可自動獲得相關(guān)地理位置(經(jīng)緯度)和時間信息，無需用戶手動輸入上述信息，便可以實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。當(dāng)然，也可以根據(jù)用戶需求，將GPS與微處理器分開設(shè)置。所述顯示裝置400用于將所述包含第一位置信息與第二位置信息的北天球的坐標(biāo)圖像顯示出來。所述顯示裝置400顯示的畫面的清晰度、北天球的坐標(biāo)的精確度可以根據(jù)用戶的需求來設(shè)定。請繼續(xù)參閱圖2，其為本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實施例的示意圖。如圖所示，所述極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)安裝在所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡10上，圖像采集裝置20與赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸同軸，設(shè)置在極軸的下方；其可以采集到極軸所指方向的北極星的位置信息(即第一位置信息)，然后將其發(fā)送到與其相連的微處理器(圖中未示出)中，由微處理器結(jié)合所述定位裝置實時定位到的所述北極星的第二位置信息，擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中，并發(fā)送到顯示裝置(圖中未示出)上顯示出來，其顯示效果如圖3所示11為北極星的第一位置信息，12為北極星的第二位置信息。這樣一來，用戶只要調(diào)整赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的方位角30和極軸高度40 (通過對手柄50調(diào)節(jié)來實現(xiàn))使北極星的第一位置信息11與北極星的第二位置信息12重合，就可以完成天北極準(zhǔn)確定位了。進(jìn)一步地，我們還可以設(shè)置一調(diào)節(jié)裝置，自動調(diào)整所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的方位角和極軸高度，使第二位置信息與第一位置信息重合。無需用戶動手進(jìn)行操作，同時調(diào)校也更加準(zhǔn)確。更進(jìn)一步地，為保證圖像采集裝置的豎直方向，使圖像不發(fā)生傾轉(zhuǎn)，還可以設(shè)置一環(huán)形水平泡，將其設(shè)置在圖像采集裝置上。本發(fā)明還提供了一種赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，如圖4 所示，其包括以下步驟
S100、圖像采集裝置采集極軸所指方向的北極星的第一位置信息，并將所述第一位置信息發(fā)送到微處理器中；
S200、定位裝置實時定位所述北極星的第二位置信息，并將所述第二位置信息發(fā)送到微處理器上；
S300、微處理器將第二位置信息與第一位置信息擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中，并發(fā)送到顯示裝置；
S400、顯示裝置將所述包含第一位置信息與第二位置信息的北天球的坐標(biāo)圖像顯示出來。上述步驟都已經(jīng)在對調(diào)校系統(tǒng)的描述中進(jìn)行了詳細(xì)論述，這里也不再做過多贅述了。需要注意地是，所述步驟S200中，定位裝置實時定位所述北極星的第二位置信息的方法，其具體可以包括以下步驟
S210、獲取赤道式天文望遠(yuǎn)鏡所在的地理位置和時間信息；
S220、通過所述地理位置和時間信息，計算出北極星所在的第二位置信息。進(jìn)一步地，還可以包括步驟S500、調(diào)節(jié)裝置調(diào)整所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的方位角和極軸高度，使第二位置信息與第一位置信息重合。另外，請一并參閱圖3，顯示裝置的中心位置為北天球的天球北極位置13 ;這樣一來，我們便可以在顯示裝置的中心位置處，清楚的看到第二位置信息12與第一位置信息 11，方便用戶實現(xiàn)第二位置信息12與第一位置信息11的重合，另外，根據(jù)用戶所需的精度， 我們可以在所述顯示裝置上對北天球的位置坐標(biāo)進(jìn)行縮放如調(diào)校精度要求高、則將坐標(biāo)放大(同一畫面中顯示的坐標(biāo)少)；相反，如果精度要求一般，則可以適當(dāng)將坐標(biāo)縮小(顯示裝置上顯示更多的坐標(biāo)信息)。概括來說，即所述步驟S400中，顯示裝置的中心位置為北天球的天球北極位置；并可在所述顯示裝置上對北天球的位置坐標(biāo)進(jìn)行縮放。綜上所述，本發(fā)明的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，其中， 所述極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)包括一與極軸同軸的圖像采集裝置、定位裝置、微處理器和顯示裝置，所述微處理器分別連接圖像采集裝置、定位裝置和顯示裝置。從而可以幫助用戶精確調(diào)整赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸，使其能夠準(zhǔn)確的指向北天球的北極星位置，同時，所述調(diào)校方法非常簡單，無需過多的天文知識和資料，便可輕松、實時地進(jìn)行赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸調(diào)校。而且觀察者無需很困難地在觀察極軸鏡和調(diào)整赤道儀操作之間來回調(diào)整身體姿態(tài)。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于，包括與極軸同軸的圖像采集裝置，用于采集極軸所指方向的北極星的第一位置信息，并將所述第一位置信息發(fā)送到下述的微處理器中；定位裝置，用于實時定位所述北極星的第二位置信息，并將所述第二位置信息發(fā)送到下述的微處理器上；微處理器，用于將第二位置信息與第一位置信息擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中，并發(fā)送到下述的顯示裝置；顯示裝置，用于將所述包含第一位置信息與第二位置信息的北天球的坐標(biāo)圖像顯示出來；所述微處理器分別連接圖像采集裝置、定位裝置和顯示裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于還包括一調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)整所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的方位角和極軸高度，使第二位置信息與第一位置信息重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于還包括用于保證圖像采集裝置不發(fā)生傾斜的環(huán)形水平泡，所述環(huán)形水平泡設(shè)置在圖像采集裝置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于所述圖像采集裝置為CCD或者安裝其他感應(yīng)器的攝像頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于所述定位裝置為GPS。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于所述 GPS與微處理器集成在一個芯片上。
7.—種權(quán)利要求I所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟S100、圖像采集裝置采集極軸所指方向的北極星的第一位置信息，并將所述第一位置信息發(fā)送到微處理器中；S200、定位裝置實時定位所述北極星的第二位置信息，并將所述第二位置信息發(fā)送到微處理器上；S300、微處理器將第二位置信息與第一位置信息擬合進(jìn)北天球的坐標(biāo)圖像中，并發(fā)送到顯示裝置；S400、顯示裝置將所述包含第一位置信息與第二位置信息的北天球的坐標(biāo)圖像顯示出來。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于還包括步驟S500、調(diào)節(jié)裝置調(diào)整所述赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的方位角和極軸高度，使第二位置信息與第一位置信息重合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S200中，定位裝置實時定位所述北極星的第二位置信息的方法，其具體包括以下步驟S210、獲取赤道式天文望遠(yuǎn)鏡所在的地理位置和時間信息；S220、通過所述地理位置和時間信息，計算出北極星所在的第二位置信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，在所述步驟S400中，顯示裝置的中心位置為北天球的天球北極位置；并可在所述顯示裝置上對北天球的位置坐標(biāo)進(jìn)行縮放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，其中，所述極軸輔助調(diào)校系統(tǒng)包括一與極軸同軸的圖像采集裝置、定位裝置、微處理器和顯示裝置，所述微處理器分別連接圖像采集裝置、定位裝置和顯示裝置。從而可以幫助用戶精確調(diào)整赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸，使其能夠準(zhǔn)確的指向北天球的北極星位置，同時，所述調(diào)校方法非常簡單，無需過多的天文知識和資料，便可輕松、實時地進(jìn)行赤道式天文望遠(yuǎn)鏡的極軸調(diào)校。
文檔編號G02B23/16GK102608749SQ201210106129
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者俞小進(jìn), 曾德祥 申請人:廣州博冠企業(yè)有限公司