全日面磁场与活动监测望远镜轴系升级

在天文观测中,需要望远镜能快速、准确地指向目标天体,并进行稳定跟踪。针对怀柔太阳观测基地(Huairou Solar Observing Station, HSOS)的全日面磁场与活动监测望远镜(The Solar Magnetism and Activity Telescope, SMAT)进行轴系升级,使用伺服电机轴上23位高精度绝对式编码器替代光栅钢带码盘,通过VSOP87行星理论实时计算日面中心位置,使用基于大面阵CCD的高精度导行系统不间断跟踪并记录太阳位置,利用最小二乘法分段拟合太阳实时位置与绝对式编码器数值,建立指向算法并实现日面中心指向。经实测,赤经方向的指向误差约为36.69″,赤纬方向的指向误差约为21.49″,满足全日面太阳磁场望远镜的指向要求,该方法成本低,兼容性高,对于其他赤道式望远镜的升级改造具有借鉴意义。     

云台一号CCD系统的初步试观测报告

本文介绍近一年来,云台一号CCD系统在云南天文台一米望远镜上试用的初步结果,包括用于直接照相、定位测量、跟踪观测及面源观测等。鉴于我国还是初次试用CCD系统作天文观测,本文还简要地介绍若干特有的基本问题。 从1984年4月起,云台一号CCD系统在云南天文台的一米望远镜上试用将近一年了。在这段期间,我们对这一系统进行了比较全面的考察。已进行的项目包括:用作天体直接照相的精度,用作天体测量定位精度,跟踪观测对于发现运动目标的可能性,以及面光源观测的情况。这些试测结果都显出这套CCD系统的特具性能。虽不能说它能全面代替传统的照相乳胶,但和其它的探测器相比,在许多天文应用中,它确实有很大的优点。这套系统的使用将为我国光学观测天文提供一种新的探测手段。 本天从天文观测的角度介绍我们所用的观测和处理方法以及所得到的初步结果,目的是帮助有关天文工作者考虑他们的选题。鉴于国内还是初次使用这种CCD系统,我们对一些和其他观测手段不同之处讨论得详细一点,使读者容易了解。     

地平式望远镜轴系误差对指向精度和跟踪精度的影响

采用球面几何的方法推导轴系位置误差对地平式望远镜指向、跟踪精度影响的计算模型.介绍2米级地平式望远镜轴系误差检测及数据处理方法.通过对目标星体指向、跟踪仿真,得到轴系位置误差对指向、跟踪精度影响规律,为轴系精度及轴系位置要求提供理论依据,并为后续控制修正提供参考模型.     

天文仪器中图像跟踪定位算法的比较研究

天文光学观测中采用快速图像跟踪定位可以降低大气视宁度和望远镜跟踪误差的影响,提高观测效率.针对天文仪器观测的需要选择了两类共5种算法,通过数值实验和实验室实测对这两类算法在不同噪声背景下的精度和稳定性进行了比较研究,数值实验和实验室测试的结果表明归一化互相关法和重心法既有较高的精度,又有较好的抗干扰可靠性,将分别被应用于2.16 m望远镜的高色散光谱仪前置系统和SONG(Stellar Observations Network Group)项目的科学仪器.     

一种基于异构操作系统的RTS2CCD相机扩展方法

RTS2作为远程望远镜控制的开源框架,在天文自主观测领域得到了广泛的应用,在观测仪器中,CCD是天文望远镜系统中一个必不可少的组成部分。在实际工作环境中,部分CCD在Linux操作系统下缺乏支持,致使该设备无法在RTS2框架中协同工作,在无替代CCD的情况下导致整个望远镜系统无法正常使用。借助Windows下的Direct Show技术对视频设备的支持,在Linux与Windows异构操作系统间利用Socket通信技术建立访问控制桥梁,从而扩展出一种新的CCD类型。通过测试,RTS2能借助该设备控制Windows下的CCD,并实时获取图像,研究取得了一定的成果:(1)使用Direct Show技术控制和访问Windows驱动模型(Windows Driver Model,WDM)的所有CCD获得一种通用的CCD访问方式;(2)借助Socket通信进行延伸对RTS2框架下的其他类型设备在异构操作系统下扩展具有参考意义。     

1.2m地平式望远镜伺服控制和传动系统的特性研究--伺服系统校正网络在控制系统中的作用(二)

根据云南天文台1.2m地平式望远镜对近地卫星激光测距要求,以及对串联校正网络在控制系统中的作用分析和实际观测的结果,详细讨论了1.2m望远镜伺服系统校正网络以及经其补偿作用后系统的控制性能。得到在两点摩擦传动时,使用超前校正网络后,望远镜的快速跟踪性能得到了大大提高,能够达到的方位最大角加速度为10°/s2,方位最大角速度5°/s,满足跟踪近地卫星的要求。     

丽江2.4米望远镜双视场终端的控制与图像采集

为充分利用丽江2.4 m望远镜有限的卡焦接口,提高观测效率,研制了一个双视场天文观测终端,在2.4 m望远镜上实现不同视场和图像比例尺等参数进行快速测光和高分辨成像等天文观测,以满足不同的观测需求。针对该终端对滤光片轮精度和大视场光路与小视场光路切换的精度要求,以及对电子倍增电荷耦合器件(Electron-Multiplying Charge-Coupled Device, EMCCD)相机图像采集的速度要求,采用三层电机闭环控制以及多线程并发执行等技术,实现了该终端中滤光片轮、大视场光路与小视场光路切换的精确控制,以及EMCCD相机图像的快速采集与存储。最后在实验室进行了详细测试,结果表明,所设计的控制与图像采集系统能满足各项性能指标的要求。     

1.2米地平式望远镜指向模型的研究 (1.全天指向模型的建立)

介绍了云南天文台1.2米地平式望远镜用于天文观测和图像采集处理的方法,建立了新的、独特的全天指向模型,大大提高了该望远镜的指向精度,达到1″,并在多年的实际应用中得到验证。     

1.2m地平式望远镜指向模型的研究-测角编码器小周期模型的建立

介绍了1．2m地平式望远镜利用天文观测和图像采集处理的方法，通过建立测角编码器小周期模型，解决了数显部分的细分误差，提高了指向精度，对于空间目标高精度测轨、定轨及激光卫星的盲跟踪测距都是十分重要的。     

适用于大视场的快速星像匹配算法

基于CCD图像的天文观测中,星像匹配是一项基本的任务。提出一种基于k-d树和k-means聚类算法的星像匹配算法,应用三角形不变性元组对相似三角形进行盲匹配,算法可以间接计算CCD图像的比例尺。三次使用k-d树优化计算,并使用k-means聚类算法对图像进行分割,提高星像匹配的精度。使用云南天文台1 m望远镜拍摄的稀疏星场和2.4 m望远镜拍摄的密集星场进行了星像匹配算法的测试。实验结果表明,该方法能较好地自适应图像比例尺的微小变化,同时提高星像匹配的精度。     

天马望远镜连续谱观测系统

天马望远镜是目前亚洲最大的全方位可转动的射电望远镜。连续谱观测对于天马望远镜具有重要意义。主要介绍天马望远镜连续谱观测系统的相关信息及其实现情况,包括:天马望远镜连续谱观测的过程、天马望远镜连续谱观测系统的硬件和软件系统的组成,以及连续谱观测系统的测试观测结果。在C波段6.5 GHz的观测结果表明:连续谱观测系统可实现单点观测和成图观测。修正后指向误差的平均值为2.2′′,均方根误差为4.3′′。目前该系统已用于天马望远镜的连续谱观测,取得了较好的结果,验证了系统的有效性。     

紫台13.7米望远镜在22GHz波段的指向校准

经在22GHz的指向校准,目前紫台13.7米望远镜的指向精度优于25″,能满足22GHz波段天文观测的要求。本文给出所采用的指向校准方法,及1989年10至12月期间指向校准观测的结果。     

1米太阳望远镜光谱仪像旋转及消旋控制

光谱仪是1 m太阳望远镜的主要终端设备之一,该望远镜采用地平式的机架结构和修正的格里高利光学系统。在望远镜跟踪太阳时,由于地平式望远镜的自身运动特点和光学系统中平面反射镜的存在,其光谱仪狭缝所在平面上的太阳像随时间绕主光轴旋转,因此光谱仪必须进行消旋才能正常工作。首先深入研究了光谱仪狭缝平面上像的旋转变化,分析其旋转范围、速度和加速度随时角变化的特性,然后根据光谱仪消旋精度并结合像的旋转特性提出伺服系统位置检测和驱动电机的主要性能指标,最后给出光谱仪消旋伺服控制方案。     

云台红外太阳望远镜中光电导行系统的像场旋转

红外太阳望远镜中的光电导行系统是高精度的反馈跟踪系统。在开环控制下,难以实现太阳望远镜的跟踪指标,所以必须使用光电导行作为目标位置反馈系统。但是在地平式系统跟踪过程中,光电导行望远镜中的像场会旋转,如果不进行消旋,光电导行系统就不能工作,这就需要解决光电导行系统中的像场旋转。本文在理论上分析了红外望远镜中光电导行系统的像场旋转,并给出了像在CCD面上的运动变化公式。     

天文用2K×2K高速CMOS相机的研制与测试结果

高性能CMOS成像器件的技术近年来发展迅速,与长期在天文观测中占统治地位的CCD器件相比,CMOS在读出速度、功耗、空间应用的可靠性等方面具有一定的优势。为了探索CMOS成像器件在天文领域中的应用,我们以Fillfactory公司最新的高速、大面阵CMOS芯片LUPA 4000为基础,研制了一台天文相机并对其进行了测试。本文简要介绍了CMOS成像器件的概述,相机软、硬件系统的组成,以及在实验室条件下得到的读出噪声、增益、线性和增益等若干测试结果。     

云台红外太阳望远镜中光电导行系统的像场旋转

红外太阳望远镜中的光电导行系统是高精度的反馈跟踪系统。在开环控制下，难以实现太阳望远镜的跟踪指标，所以必须使用光电导行作为目标位置反馈系统。但是在地平式系统跟踪过程中，光电导行望远镜中的像场会旋转，如果不进行消旋，光电导行系统就不能工作，这就需要解决光电导行系统中的像场旋转。本文在理论上分析了红外望远镜中光电导行系统的像场旋转，并给出了像在CCD面上的运动变化公式。     

一种测定望远镜极轴偏差的方法

利用望远镜的恒动跟踪，对两颗恒星进行无导星曝光０．５小时，扣除蒙气差影响，用球面三角方法计算出望远镜极轴指向的偏差在赤经和赤纬方向上的分量，据此对望远镜极轴进行调整，就可以方便地把望远镜极轴指向调整到较高精度。     

一种测定望远镜极轴偏差的方法

利用望远镜的恒动跟踪，对两颗恒星进行无斗星曝光０．５小时，扣除蒙气差影响，用球面三角方法计算出望远镜极轴指向的偏差在赤经和赤纬方向上的分量，据此对望远镜极轴进行调整，就可以方便地把望远镜极轴指向调整到较高精度。     

CCD图像拼接试验

为了获得大视场的高精度天文图像,实施了一种望远镜CCD图像的拼接方法。从原始图像到最终合成图像的坐标转换采用了结合星表UCAC4的六常数模型。不同于硬件级的拼接,使用逐个像素的灰度值再分配的方案进行图像融合。进一步采用云南天文台2.4 m望远镜拍摄的CCD图像进行了试验。结果表明,该算法可以产生较高质量的大视场CCD图像,可以直观地发现运动目标,暗星信噪比有显著改善。高精度的图像拼接还与原始数据扭曲改正的预处理密不可分。与未做扭曲改正相比,图像拼接的位置精度提高了约一倍(约0.02 pixel)。     

天然卫星CCD精确定位的最新进展

天然卫星CCD精确定位观测对于宇宙飞船探测外行星、行星物理的研究以及天文参考系的连接等方面都有重要的意义．文章介绍了长焦距望远镜CCD观测天然卫星所遇到的各种困难以及解决问题的方案．重点评介了CCD图像处理和归算方法．最后,介绍了影响天然卫星位置测量精度的各种因素及最新观测结果的精度．