分布式智能全自动望远镜系统技术方案

一种全自动望远镜系统（１０），它能充分地在经纬坐标型和极坐标型两种结构中运行。在任一结构中，望远镜（１０）在简化的初始化过程之后将其自身对准天体坐标系，在初始化过程期间，望远镜镜管（１２）首先指向北，然后指向使用者的水平。命令处理器（３６）在应用软件程序控制下，将望远镜系统（１０）相对初始方向输入给出的天体坐标系进行定向。初始的望远镜定向可通过初始输入的地理位置标记，或瞄准一个或两个附加的天体目标而加以改进。一旦望远镜相对天体坐标系的定向建立，望远镜系统（１０）将自动运动至，并跟踪任何要求的天体目标，而无需使用者进一步对对准，加以干预。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请得到下列临时专利申请的优先权，这些临时专利的申请号是60/105626，提交日是1998年10月26日，名为“分布式智能全自动望远镜系统”和60/143637，提交日是1999年7月14日，名为“自定向自对准的直观自动望远镜”，它们的全部内容已通过引用明显地包含于本文中。本申请涉及名为“可升级的望远镜系统”和名为“望远镜轴线旋转用的智能马达模块”的待审专利申请，它们由本专利技术的受让人所共有，其全部内容已通过交叉引用明显地包含于本文中。本专利技术涉及望远镜或其它观察仪器，更特别的是，它涉及具有用于这样一些望远镜的分布式智能及控制系统的全自动望远镜系统。本专利技术涉及全自动望远镜系统，它们能在程序控制下、以使用者的最小干预，实现对准和定向操作。不管望远镜系统是配置成经纬座标型望远镜或赤道仪型望远镜，它都能实现其对准和定向功能。根据本专利技术，系统设置有足够的处理功能及多种应用程序，因此对准和定向能按照大量不同的算法及各种使用者限定的数据类型的输入而实现。所要求的全部是，向系统提供某种位置索引，以及系统的马达被初始化至水平和垂直目标。时间可作为输入参数而包含，不管是使用者提供的，或从外围设备中自动抽出。位置索引以及水平和垂直目标可由使用者提供、在使用者指导下获得，或从各种其它外围设备中自动获取。望远镜系统具有分布式智能，这在于，其马达控制功能由马达模块独立地发展，这些马达模块包含微控制器，并在从手持命令模块接收到的马达运动命令下，结合从连接至每根马达轴的光学编码器导出的位置反馈信息，进行操作。或替而代之，编码器可连接至望远镜的两根相互正交轴中的每根轴上，而编码器反馈信号被引至马达模块微控制器。分布式智能的特征还在于，望远镜系统的手持命令模块可设置成两种独立的结构。第一种结构是简化的，只向智能马达模块提供方向和速度命令。这样，系统智能存在于马达模块中，而命令模块更像方向盘，或方向控制手柄似地起作用。在第二种结构中，命令模块是全功能微处理器控制的命令组件，它能执行高层次的应用软件程序及实现数字数据的处理任务，诸如数值计算、座标系变换、数据库操纵，和各种不同外围设备的功能性性能的管理。在望远镜系统上设置了中央接口面板，它支持智能马达模块、命令模块(任一种形式)和外围设备两者之间和之间的连接。部件部分两者之间和之间的通信是通过串行数据和控制通信通道根据以包为基础的串行通信协议进行的。还设置了RS-232端口，以使命令模块能与诸如个人计算机系统和/或属于本专利技术提出的其它智能望远镜系统的命令模块的辅助RS-232能力装置进行通信。应用各种通信通道使本专利技术提出的望远镜系统与其它装置进行通信，以便交换存储的信息，交换建造的和存储的操作程序，获取程序和/或内部数据库的更新等。关于这一点，望远镜系统包括若干内部数据库，至少包含一个观察者可能感兴趣的已知天体目标的天体座标(RA和DEC)的数据库。此外，系统包含地理陆标的大型物体的地理座标(纬度和经度)的数据库。这些陆标可包含城市和城镇的已知座标、诸如山脉的地物图像，以及要包含地球表面上任何可确定点的座标，其位置是稳定和地理上可确定的。每一数据库使用者均可存取，从而可包含使用者特别有兴趣的附加输入。天体三角学中任何给定问题的解决取决于能否将在一个座标系(例如经纬座标)中获得的测量值转换至第二座标(天体座标系)中。本专利技术涉及将包含连接成围绕两根互相正交轴线而旋转的望远镜的计算机化望远镜系统相对球形座标系进行定向的系统和方法。望远镜设置有一对马达，每一马达连接成围绕互相正交轴线中的相应一根轴线旋转望远镜。每一马达还包含位置基准指示器，它限定望远镜相对其相应轴线的弧形位置。位置基准信息取自每一位置基准指示器，并提供给控制处理器，控制处理器被编程以实现进行座标系变换所必须的计算。在过程的第一行中，计算机化望远镜系统能根据使用者在初始化过程期间提供的日期和时间输入，定位其自己对准的恒星。具体讲，望远镜围绕其相互正交的轴线运动，直至望远镜指向第一位置基准。根据本专利技术的一个方面，第一位置基准是北极。望远镜系统指向第一位置基准后，该位置基准指示器的弧形位置被控制处理器记录和存储，以便限定第一基准位置。接着，望远镜围绕第二轴线运动，以便将望远镜置于第二基准点。根据专利技术的特定方面，第二基准点是水平的，从而使望远镜被校平。相应位置基准指示器的弧形位置被读出和记录，用以限定第二基准点。具体讲，位置基准指示器是地平纬度和地平经度马达组装件的位置编码器。将望远镜指向北极及校平望远镜，这些起着将地平纬度和地平经度马达组装件的位置编码器调整归零的作用。望远镜的任何后继离开其0，0位置的运动都能使望远镜系统得以直接算出其相距0，0基准点的地平纬度和地平经度的位移。应用使用者提供的时间和日期输入，望远镜系统咨询熟知的天体目标的数据库，选择一个当时处于水平以上的特定的亮目标。输入的时间和日期信息使系统得以计算出特定亮目标是否已在赤经上充分旋转以将其带至观察者的水平以上，而由观察者输入的地理标记形成的实际纬度和经度输入给系统提供有关观察者的纬度的足够信息，从而它可计算出需要观察的目标的赤纬值。通过命令地平纬度和地平经度马达进行适当运动，系统自动地将望远镜旋转至需要观察的目标的附近。一旦望远镜已旋转至需要恒星的附近，观察者被提示将恒星定于望远镜目镜视场的中心。一旦恒星被定于目镜视场的中心，系统计算望远镜相对夜空(天球)的位置和定向。本专利技术的这些和其它特点、方面和优点在考虑下列详细说明、所附权利要求和附图时将能更充分加以了解，其中附图说明图1是本专利技术提出的望远镜系统的一个实施例的半示意透视图，它按原始的非自动化方式加以配置；图2是图1中望远镜系统的半示意透视图，它包含连接至望远镜轴线的半智能驱动马达，并展示了替代的控制系统；图3a是本专利技术提出的电接口面板的半示意局部透视图；图3b是图3a中电接口面板的信号和总线配置的半示意方框图；图4a是本专利技术提出的半智能马达组装件的半示意分解透视图；图4b是本专利技术提出的半智能马达组装件的电部件的半示意方框图；图5a是按本专利技术原理的实践提出的半智能双轴驱动马达的运动控制系统的实施例的半示意前视图；图5b是图5a中半智能双轴驱动马达的运动控制系统的实施例的电子部件的半示意方框图；图6a是按本专利技术原理的实践提出的智能双轴驱动马达的运动控制系统的半示意前视图；图6b是图6a中智能双轴驱动马达的运动控制系统的实施例的电子部件的半示意方框图；图7a是理想光电探测器的输出特征的简化波形图，它展示了直角相移输出图形；图7b是一个简化波形图，它展示了按本专利技术提出的光电探测器的“通”和“断”周期；图7c是一个简化波形图，它说明动力学调整的光电探测器输出特征，显示出理想直角相移输出图形；图8是本专利技术提出的初始化过程的概念性流程图；图9是展示示例性位置输入的数据库表；图10a是按本专利技术提出的第一、“容易”、经纬座标型对准和定向过程的概念性流程图10b是按本专利技术提出的第二、单星、经纬座标型对准和定向过程的概念性流程图；图10c是按本专利技术提出的第三、双星、经纬座标型对准和定向过程的概念性流程图；图11a是按本专利技术提出的第一、“容易”、极座标型对准和定向过程的概念性流程图；图11b是按本专利技术提出的第二、单星、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动望远镜系统，此种自动望远镜系统包括：一台望远镜，它配置成围绕两条相互正交的轴线进行旋转；一条信号总线，它配置成在连接至此处的外围设备的两台及多台设备之间，传送数据和控制信号；一台中央控制处理器，它连接至信号总线，控制处理器在连接至信号总线的外围设备的两台及多台设备之间进行数据和控制信号的通信；第一和第二马达组装件，每一马达组装件包含：一台电马达，它被连接成用以围绕两条相互正交轴线中的一条轴线运动望远镜；一套控制线路，它连接至马达及信号总线，控制线路发出用于命令马达运动的控制信号；和一套位置指示线路，它连接至相应的轴线及控制线路，位置指示线路向相应的控制线路提供位置指示信号；其中，控制线路根据操作中从中央控制处理器接收到的控制信号命令马达运动和计算马达位置指示信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯W鲍恩，约翰E史密斯，约翰E胡特，米切尔A瓦查拉，布雷恩G廷吉，布伦特G迪雄，斯坦利H德万，
申请(专利权)人：米德仪器公司，
类型：发明
国别省市：US[]