NVST狭缝扫描及定标单元的电动控制实现

利用1 m红外太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)对太阳进行观测和研究,需要控制狭缝扫描系统和磁分析系统中各设备的运动以配合观测系统采集数据。针对实际观测中对设备运动控制的需求,并利用控制器对相应设备的直接控制,提出基于TCP协议及UDP协议的Win Sock网络编程以及串口通信编程的设计方案,设计了一套基于Client/Server架构的控制系统软件,实现各仪器在局域网范围内的远程控制。通过对设备的运动控制测试,客户端发送控制命令给服务器端,服务器计算机解析命令并通过串口控制各仪器运行,同时采集设备的状态信息反馈给客户端,测试结果表明此系统能良好地控制各设备运行,结合网络通信及串口通信的设计为后续的观测系统功能升级打下了基础。     

25m射电望远镜驱动柜实时监视系统

射电望远镜驱动柜监视软件调用MSComm控件对实现25m射电望远镜天线系统上位机与下位机之间的串行通讯;调用WinSock控件实现远程网络监控的功能;同时加入驱动柜历史工作状态记录、浏览、报警等功能.软件自动挂接Excel作为文件处理系统,可以对驱动柜历史工作状态记录进行附条件筛选、查找和图表生成.时钟消息确保监视的多台电机参数同步显示.经实际测试达到了对射电望远镜驱动柜工作状态监视的要求.     

远程天文台电源集成控制与监控模块的设计与实现

随着多波段时域天文学的快速发展,远程天文台逐渐显露优势,成为时域天文学研究的重要工具。然而,国内还没有自主、成熟、稳定的系统可以应用到远程天文台的建设中,为此,中国虚拟天文台团队提出并设计了一套硬件集成系统,以便于集成控制和扩展移植。电源模块是其中重要的组成部分,实现电源的集成控制将极大地提升整个系统的稳定性。设计了一个闭环的电源集成控制模块,通过嵌入式技术实现了天文台各设备电源的集成控制、平顶的开关控制以及各个设备状态的监测,并提供多种控制模式。通过发送随机网络指令对该模块进行了24小时的连续测试,并测试了网络中断情况下短消息的控制。通过发送与监测数据的对比,结果表明,系统具有良好的稳定性。     

基于以太网的射电天文制冷接收机的监视系统

制冷接收机是射电望远镜的核心设备,它是否正常工作直接决定望远镜观测的效果。制冷接收机的制冷温度和杜瓦真空度是反映接收机是否正常工作的最重要、最直接的指标之一。因此实现制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的远程实时监控,及时了解接收机是否正常工作对保证射电望远镜正常运行、提高观测效率有重要意义。为乌鲁木齐天文站25m射电望远镜1.3cm制冷接收机研制的一套基于单片机和以太网的数据采集和数据传输的远程监视系统,实现了制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的远程实时监控。该系统采用了美国ATMEL公司生产的8位单片机AVR ATmega16、Microchip Technology公司生产的ENC28J60以及MAXIM公司生产的MAX7219,实现对射电天文制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的数据采集,并利用以太网传输数据实现了远程实时监控接收机的制冷状态。阐述了以太网数据采集及远程监控电路的设计原理及其实现方法。该系统首次在国内大型射电望远镜上实现了对制冷接收机工作状态的远程实时监控,对于保证乌鲁木齐天文站25m射电望远镜1.3cm波段的观测效果有重要作用。     

基于小波变换的图像压缩在天文远程观测中的应用研究

在天文图像远程网络观测分析探讨的基础上,提出了一种适合远程网络观测技术的解决方案,同时给出关键算法及测试结果.该算法可以实现有损和无损压缩、感兴趣区域压缩,并能根据网络带宽的波动及时调整压缩率,将天文图像的有效信息及时传给远程观测者.远程观测者根据网络带宽接收图像码流进行选择性解码,把信息反馈给观测设备进行适当的调整或继续进行目标的观测.     

天文CMOS相机测试平台及控制系统的实现

CMOS相机是一种重要的固体成像设备。随着科研级CMOS相机的性能不断提高,现已广泛应用于科研领域。新真空太阳望远镜的成像设备也使用CMOS相机,因此建立一个天文CMOS相机测试系统,对于新购CMOS相机的验收以及现有CMOS相机的定期检测和维护有十分重要的意义。介绍了CMOS相机测试平台的硬件组成,并针对实际测试中对设备控制的需求,以及利用控制器对相应的设备直接控制,提出了基于TCP/IP协议以及串口通信的设计方案,利用C#编程语言设计了一套多线程并行的控制系统软件,实现各设备在局域网内的远程并行控制。通过对设备的运行测试,结果表明,系统能良好地控制各设备的正常运行,满足测试系统集成控制的需求。     

新疆天文台NSRT观测数据存储系统

新疆天文台南山26 m射电望远镜经过多年观测积累了大量的科学数据。针对26 m射电望远镜天文观测数据的在线存储与备份问题,建设了远程、异地、容灾备份系统,在新疆天文台本部及南山观测站分别建设了可独立运行的存储系统,实现了两套存储系统间的远程、异地数据实时容灾备份。以基于对象的存储技术Lustre为基础实现了存储系统,并对存储的读写性能进行了详细测试。建设的容灾备份系统有效解决了新疆天文台观测数据及次生数据的在线存储与数据安全问题。     

基于虚拟仪器技术的低频时码信号采集平台设计

介绍了最新的虚拟仪器开发平台LABVIEW的特点及应用 ,提出了利用LABVIEW实现低频时码信号的采集与显示的一种设计方法。该设计采用了软件设计技术 ,大大降低了测试设备系统的成本 ,并对于低频时码信号的分析与处理具有了更大灵活性。     

65米射电望远镜中频传输分配系统的研制

设计和实现了65 m射电望远镜中频传输分配系统,频率范围0.1~2.5 GHz,通道数6路,0~30 d B衰减本地和远程可调,链路增益、端口驻波比、分配输出隔离度、通道一致性等指标满足要求,给数字终端提供了良好的中频输入信号。经过系统验证,该中频传输分配系统整体性能优良,可以很好地满足射电观测的需求。     

基于无线触屏平台的阵列式望远镜控制系统

地基广角相机阵(Ground-based Wide Angle Cameras,简称GWAC)是中法合作SVOM(Space Variable Objects Monitor,空间多波段变源监视器)天文卫星的地基观测设备,Mini-GWAC是其预研和补充设备.针对Mini-GWAC望远镜阵列,介绍了一种基于无线触屏平台进行操控的阵列式望远镜控制系统的设计与实现.从控制系统原理、系统硬件结构、软件设计、实验和测试等方面展开,详细叙述了该系统的开发及实现过程.该系统以基于Win CE系统的触控一体机为上位机,无线收发模块和可编程逻辑控制器(PLC)为核心,具有低成本、数据传输可靠、操作简单等优点,并较好地实现了在Mini-GWAC阵列式望远镜上的应用.     

基于USB30.0的EMCCD相机高速数据传输系统韵研究

自动成像协会（AutomatedImagingAssociation,AIA）在2013年初发布了用于高速图像数据传输的USB3Vision标准。首先简要介绍了基于该标准的EMCCD相机高速数据传输系统的设计方案,重点介绍了传输系统的构建和图像采集软件的设计。其中,传输系统的构建主要是在QUARTUSII的开发环境下,移植EMCCD相机数字控制器,使用VHDL语言编程设计一个控制器,产生USB3．0芯片USB3014的读写时序以及相关的逻辑信号,并且完成模拟图像产生和针对USB3Vision标准的数据传输格式转换的功能;图像采集软件的编写是在VS2010开发环境下利用CYPRESS公司提供的应用程序接151（API）,采用c＋＋语言实现。最后进行了模拟图像的采集实验,并且进行了误码率估算。     

1991年7月11日墨西哥日全食红外光谱观测及初步结果

本文概述１９９１年７月１１日日全食时中国日食观测队在墨西哥ＬａＰａｚ所作的近红外光谱观测情况及得到的初步结果。观测是用一强光力望远镜和一中小色散的光谱仪，配以ＣＣＤ摄象机、图象处理器、微机等组成的探测系统进行的。日全食时，在λ１０７１２－１０９７２波区共摄得极上层光球和色球的无缝光谱４１帧。日面外约１．０９６Ｒ处的有缝光谱３５帧。文中还介绍了拍得的色球、日珥资料概况。     

2d-Spectroscopy with the Image Scanner of the Gregory-Coudé-Telescope on Tenerife

In summer 1995 a new system for spectropolarimetry in two spatial dimensions was installed and tested at the Gregory-Coudé-Telescope (GCT) at the Observatorio del Teide (Izaña, Tenerife). The system consists of a scanning device, which is free of instrumental polarization, and a fast CCD camera. During scanning the solar image is moved across the entrance slit of the spectrograph and at a selected number of positions spectra are taken. Fast spectropolarimetry is the main goal of the scientific applications.     

关于摄谱仪中畸象系统的若干讨论

本文讨论了摄谱仪中若干畸象系统,它们的作用是缩放入射狭缝的象单在高或宽的方向的尺寸,这等效于在狭缝前、后单在子午面内或弧矢面(色散方向面)内改变光束的孔径角,也等效于准直光束单在子午面或弧矢面内缩放光束宽度,在讨论中指出了准直畸象系统优于非准直畸象系统。 在着重讨论和分析准直畸象系统的不同形式时,我们提出了棱镜系统,它具有许多优点,是最为可行的方案。     

The Smart Panoramic Optical Sensor Head (SPOSH)—A camera for observations of transient luminous events on planetary night sides

We have developed a camera dedicated to imaging faint transient noctilucent phenomena, such as aurorae, electric discharges, meteors or impact flashes, on dark planetary hemispheres. The Smart Panoramic Optical Sensor Head (SPOSH) is equipped with a back-illuminated 1024×1024 CCD chip E2V 47-20 with up to 90% quantum efficiency and has a custom-made optical system of high light-gathering power with a wide field of view of 120°×120°. Images can be obtained over extended periods at high rate to make monitoring for transient events possible. To reduce the data transmission rate, only those images (or relevant portions thereof) that contain events are returned to the user. The camera has a sophisticated processing unit prepared to interface with a spacecraft system, for image processing and event detection at rates of up to 3 images per second at full resolution. While software optimized for detection of any noctilucent phenomenon can be implemented, the software is currently optimized for the detection of meteors. Over the past years, we have routinely carried out outdoor tests with 4 camera breadboard units that demonstrate that the camera has excellent radiometric performance and geometric resolution at low light levels over its large field of view. The camera has been demonstrated to capture meteors of magnitudes as faint as +6^m moving at angular speeds of 5°/s. The camera opens up new science opportunities for planetary missions.     

基于FPGA的空间太阳磁像仪自校正稳像系统研制

太阳磁像仪是开展太阳磁场观测研究的核心仪器,其中的稳像系统是空间太阳磁像仪的关键技术之一,针对深空探测卫星系统对载荷重量、尺寸限制严苛的要求,设计了基于图像自校正方法的稳像观测系统.介绍了一套基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)和数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP),通过基于自相关算法的高精度稳像方法设计,并结合精确偏振调制、准确交替采样控制等系统软硬件设计,克服由于卫星平台抖动、指向误差等因素造成的图像模糊,实现实时相关、校正、深积分的稳像观测系统.针对像素尺寸为1 K×1 K、帧频为20 fps的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)探测器,实现了1像元以内的实时稳像观测精度.在完成实验室测试后, 2021年6月18日在国家天文台怀柔太阳观测基地35 cm太阳磁场望远镜上开展了实测验证,结果表明该系统能够有效地完成太阳磁像仪自校正稳像观测,获得了更高分辨率的太阳磁场数据.稳像系统的成功研制不仅可以为深空太阳磁像仪的研制提供轻量化、高...     

Video observation of meteors at Yunnan Observatory

In the last 20 years, with the development of the CCD and image intensifiers, the use of small flexible video meteor observation systems has gradually increased, with the prospect that one day video observation will replace the visual observation and ordinary photographic observations. In this paper we report on the research and development of the No.1 meteor-comet video camera system of Yunnan Observatory and some preliminary observed results. The system consists of 5 changeable modules; it has a 36° large-field camera dedicated to the observation of meteors, with which a magnitude 6 star can be recorded on a single frame with an accuracy of about 0.2 mag. We also present a comparison of the video camera system with the traditional photographic system, and outline the merits, possible improvements and future development of the video system.     

同幅双速跟踪成像CCD相机数字控制器的设计

在介绍了同幅双速跟踪成像CCD相机的工作原理及其对相机数字控制器的要求之后,阐述了该数字控制器的设计思想,基本结构,并给出了仿真及测试结果。针对仿真及测试过程中出现的问题作了较为详细的分析,并提出了解决的方法。通过软件仿真及硬件测试,表明其设计是基本正确的。     

Imaging properties of a photoheliograph with a Lyot plane shutter

In a photoheliograph the shutter (a slit moving with constant velocity) may be placed in the Lyot plane, where the image of the objective is formed by the enlarging lens. This degrades the frequency response function of the objective, depending on the width of the slit. Calculated frequency response functions for a ideal objective and various slit widths are presented.     

A software package for evaluating the performance of a star sensor operation

We have developed a low-cost off-the-shelf component star sensor (StarSense) for use in minisatellites and CubeSats to determine the attitude of a satellite in orbit. StarSense is an imaging camera with a limiting magnitude of 6.5, which extracts information from star patterns it records in the images. The star sensor implements a centroiding algorithm to find centroids of the stars in the image, a Geometric Voting algorithm for star pattern identification, and a QUEST algorithm for attitude quaternion calculation. Here, we describe the software package to evaluate the performance of these algorithms as a star sensor single operating system. We simulate the ideal case where sky background and instrument errors are omitted, and a more realistic case where noise and camera parameters are added to the simulated images. We evaluate such performance parameters of the algorithms as attitude accuracy, calculation time, required memory, star catalog size, sky coverage, etc., and estimate the errors introduced by each algorithm. This software package is written for use in MATLAB. The testing is parametrized for different hardware parameters, such as the focal length of the imaging setup, the field of view (FOV) of the camera, angle measurement accuracy, distortion effects, etc., and therefore, can be applied to evaluate the performance of such algorithms in any star sensor. For its hardware implementation on our StarSense, we are currently porting the codes in form of functions written in C. This is done keeping in view its easy implementation on any star sensor electronics hardware.