多功能天文经纬仪图像采集系统

多功能天文经纬仪是云南天文台新近研制的一种基于通用CCD观测的天体测量望远镜。在这台新型望远镜中,用两个模拟相机分别测量仪器的水平差和高度轴的准直差。当望远镜工作时,望远镜控制系统发出两路触发信号．一路控制数字相机,另一路控制两个模拟相机。两个采集卡分别安装在不同的工作站上,工作在外触发模式。介绍了望远镜的转轴观测模式,主要包含转轴前和转轴后两个观测阶段,采集图像的时刻和数量是由外触发信号控制的。介绍了硬件结构图。说明了软件编写的流程和实现方法．并且对系统中涉及的主要程序算法进行了较为详细的说明。图像采集软件的编写采用VC＋＋和SaperaLT。给出了采集系统软件的工作界面及图像采集系统采集的图像．并对数字相机拍摄的恒星像进行了简单的分析。     

NVST多通道成像观测系统的数据同步采集

为了在1 m红外太阳望远镜多通道高分辨率成像观测系统中实现多个波段太阳图像的同步高分辨率统计重建,需要1 m太阳望远镜多个观测通道图像采集系统同步。研究了如何采用CCD相机外触发工作模式、计算机PCI总线硬件中断技术和全球定位系统时间相结合实现1 m太阳望远镜多个观测通道图像的同步采集,并在现有的Hα和Ti O两个成像观测通道上搭建实验平台。通过一系列的波形时序测试,数据记录和分析等实验证明本文所采用的这一数据同步采集技术能满足1 m太阳望远镜多个观测通道图像的同步采集要求。     

由USB3相机和GigE相机构建的图像采集系统

使用不同厂商生产且接口类型不同的高速相机组建一个统一控制的图像采集系统,会大大增加开发的难度。介绍一个由USB3接口CCD相机和GigE接口CCD相机组成的图像采集系统的硬件结构和软件开发方案。硬件方面,相机在外同步触发信号的作用下,由一台图像工作站同时采集两台相机的图像。软件方面,使用不同相机的开发包进行二次开发,系统运行后弹出两台相机的控制与采集界面,采用人机交互方式进行相机配置。两台相机可以独立工作,亦可同步采集。图像采集系统实验表明,系统工作正常,但在工作站完成两台相机单帧图像采集的时间差均值约15 ms。     

地面光学观测CCD终端图像的采集

近年来,ＣＣＤ迅速广泛地应用于地面光学观测,简单易用的窗口式操作系统在系统软件领域占据统治地位,天图像采集软件也随之需要更新。针对目前常见的地面光学观测系统－天望远镜和ＣＣＤ系统,选用ＤＨ－ＶＲＴ－ＣＧ１００图像采集卡,利用ＶＣ＋＋５．０开发了一套基于Ｗｉｎｄｏｗｓ９８年台的图像采集软件。该软件对于地面光学自动观测具有实用意义,并具备继续扩充的特点,以便同行进行二次开发。     

基于KD* P偏振调制和同程异构的图像同步采集时序控制

为了满足1 m新真空太阳望远镜高分辨率磁像仪对图像采集的需求,研制了基于KD*P偏振调制和同程异构的图像同步采集时序控制系统。通过对KD*P的偏振调制特性和图像采集相机的Rolling曝光及外触发工作特性进行详细分析,设计了同步控制时序,并给出了系统的工作流程。在深入研究工作时序各参数之间的相互制约关系,并对各时间参数随机波动量进行了大量的实测和统计分析之后,得到了系统运行的时序条件。最后在几种工作状态下对时序系统进行了实测,从而证明了所设计的时序控制系统满足磁像仪对KD*P偏振调制和同程异构的序列斑点图同步采集的要求。     

ASO-S卫星工程LST爆发模式触发和终止方案

先进天基太阳天文台(ASO-S)是计划于2021年底或2022年上半年发射的中国首颗综合性太阳探测卫星,莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)作为ASO-S的有效载荷之一,具体包括莱曼阿尔法全日面成像仪(SDI)、日冕仪(SCI)以及白光望远镜(WST) 3台科学仪器和2台导行镜(GT),其主要目标是在多个波段对太阳上的两类剧烈爆发现象(太阳耀斑和日冕物质抛射)进行连续不间断的高分辨率观测.为了实现这一观测目标, LST所有仪器的观测模式中均包含了一种针对爆发事件而设置的爆发模式.该模式下, SCI将以更高的频率进行图像采集, SDI和WST则以更高的频率对爆发所在区域进行图像采集.测试结果表明,观测图像经过中值滤波、像元合并处理后,可以通过监测图像各像元亮度的相对变化提取爆发事件的时间和位置信息.这些信息将为LST观测模式间的相互切换提供重要电子学输入.     

2.4m望远镜摄谱仪狭缝监视系统

为了实现对云南天文台2.4m望远镜摄谱仪狭缝的远程监视,我们以CPLD为核心设计了CCD控制器,用PC-104嵌入式计算机采集图像,利用pcAnywhere软件实现远程数据传输,以较低的成本设计制作了一套狭缝监视系统。该系统目前已经通过测试,达到了狭缝监视的基本要求,并为下一步实现自动导星和Robotic观测打下了基础。本文详细介绍了该系统的软硬件设计和测试结果。     

一米新真空太阳望远镜光谱扫描观测系统设计

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)是国内用于对太阳进行观测和研究的大型科研设备,针对太阳活动区光谱观测的需求,在现有的大色散光谱仪及多波段光谱仪基础上,设计了光谱扫描设备,并基于C#设计了一套观测控制系统软件,实现扫描设备的运动控制和观测数据的采集。进行光谱扫描观测时,计算机控制扫描设备步进运动,并利用图像采集卡通过Camera Link总线采集CCD/CMOS相机的探测数据,基于多线程技术采集观测数据,将采集的图像数据存储成FITS(Flexible Image Transport System)文件,并将光谱图像数据处理成灰度图像用于软件界面监视。此套软件已用于1 m太阳望远镜光谱扫描观测,测试结果满足预期功能需求,为后续观测系统功能升级提供了良好的扩展性。     

基于线阵RETICON的低纬子午环仪器状态采集系统

对于一台高精度的天体测量望远镜,对其仪器本身的状态进行实时的监测是十分必要的,一方面,从监测中可以了解仪器的变化及工作的稳定度,另一方面,可以利用所测定的仪器变化量来对所观测到的数据进行修正。本文介绍了Ｒｅｔｉｃｏｎ的基本原理并着重介绍了其在低纬子午环的各种仪器参数监测中的软硬件构成。     

基于线阵RETICON的低纬子午环仪器状态采集系统

对于一台高精度的天体测量望远镜，对其仪器本身的状态进行实时的监测是十分必要的，一方面，从监测中可以了解仪器的变化及工作的稳定度，另一方面，可以利用所测定的仪器变化量来对所观测到的数据进行修正。本文介绍了Ｒｅｔｉｃｏｎ的基本原理并着重介绍了其在低纬子午环的各种仪器参数监测中的软硬件构成。     

天马望远镜谱线OTF观测系统

OTF(On-The-Fly)观测模式是目前单天线最有效的谱线成图观测技术,广泛应用于单天线的谱线成图观测。主要介绍OTF观测模式在天马望远镜的实现情况。首先介绍天马望远镜OTF观测模式的观测过程和基本观测参数;接着分别对天马望远镜OTF观测系统的结构、观测控制软件、DIBAS(Digital Backend System)谱线终端、中频传输系统以及数据预处理软件进行介绍;最后给出对W3区域中的6条氢复合线的试观测结果。目前,天马望远镜的OTF观测系统已完成多次对外开放的谱线成图观测,均取得较好的观测结果,验证了该系统的有效性。     

云南暗弱天体光谱及成像仪长缝光谱研究

云南暗弱天体光谱及成像仪(Yunnan Faint-Object Spectrograph and Camera,YFOSC)是一台能够快速切换工作模式,进行天文成像及光谱观测的仪器。其中长缝光谱作为该仪器的主要光谱观测模式广泛应用于点源以及面源的分光测量研究。通过测量该模式下YFOSC系统的波长响应曲线,各块光栅的波长范围,并对定标灯谱进行波长证认,同时在考虑大气吸收以及望远镜效率的情况下给出了曝光时间曲线,为观测者更好地使用该仪器提供参考。最后以近期拍摄的一条超新星光谱为例,介绍长缝光谱模式的实际观测能力。     

摆镜图像稳定控制系统在NVST中的应用研究

由于1 m太阳望远镜采用圆顶移开并远离望远镜的敞开式观测模式,使得望远镜跟踪系统受风的影响较大,表现为观测时图像随风出现较大幅度的低频抖动。为解决这一问题,首先根据望远镜现有的光学系统和风载影响下焦面图像抖动的特点,在氧化钛高分辨率成像通道中设计了基于二维摆镜的图像稳定系统。然后根据二维摆镜系统的实测特性,建立系统的传递函数,设计控制器。深入的数值模拟分析和实验表明,在五到六级风作用的情况下,摆镜图像稳定系统工作在25 Hz就能将1 m太阳望远镜焦面图像抖动的均方根值控制在0.5″以内,表明二维摆镜的图像稳定系统可以稳定望远镜由随机风载引起的图像抖动。     

高精度恒星孔径测光注释

详细介绍了利用孔径测光方法得到CCD图像中恒星仪器星等的全过程,以及使用自己设计的程序对云南天文台1m望远镜观测的CCD图像进行实际测量的实验。测量结果表明:对亮星(约10mag)的内部测量精度能达到0.003mag,而对暗星(约17mag)达到0.2mag。同时,对相关问题进行深入讨论,总结了一些实验所得的经验,并与测光软件IRAF进行了内部精度的比较。     

双波段光谱望远镜的设计方案

本文叙述了40厘米双波段光谱望远镜的设计方案。研制这台仪器的目的是:为设计和制造我国大型太阳塔进行中间试验;对初步确定的候选台址进行定点观测;作为S~2HG专用设备进行常规观测及第22周太阳活动峰年观测用的新的手段。望远镜拟采用格里高里反射成像系统,摄谱仪具有H_α及HK两个光谱窗口,它们装在同一个真空镜筒内,还备有H_α狭缝监视器,可同时进行色球和光谱的照相。望远镜将露天地置于15～20米高的钢架上。这台仪器将由于价格较低,空间分辨力较高而具有较大的吸引力。     

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。     

基于USB3.0的EMCCD相机高速数据传输系统的研究

自动成像协会(Automated Imaging Association,AIA)在2013年初发布了用于高速图像数据传输的USB3 Vision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QUARTUS II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USB3 Vision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口(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。     

基于FPGA的多轴步进电机控制系统

观测技术及仪器的进步推动了太阳物理的研究,步进电机是各类观测仪器精密结构调整部件中经常采用的驱动源,步进电机控制系统的性能直接影响太阳望远镜的数据精度和时间分辨率。介绍了一套怀柔太阳观测基地自主研制的多轴步进电机控制系统。该系统以现场可编程门阵列为核心控制器,利用中断处理机制及输入/输出寄存器产生多路晶体管-晶体管逻辑电平(TTL)方波信号,结合驱动器实现多轴步进电机控制;通过周期信号化简处理算法缩短电机调整时间;以霍尔器件作为位置传感器实现系统闭环控制,通过对霍尔信号的软、硬件滤波处理,提高信号识别的准确率;设计了板载存储电路,实时保存系统关键参数,大幅提高系统整体的可靠性。同时,该系统设计了丰富的输入/输出接口、通讯接口,提高系统的可集成性。目前该系统已在多台太阳望远镜中投入使用。     

1.26米红外望远镜测光处理管线设计与实现

1.26m红外望远镜是一台由国家天文台和广州大学联合建设的望远镜系统,测光观测是该望远镜的重要观测手段之一。但当前一直存在数据处理周期较长、处理过程需要人工处理等问题。为了提高广州大学合作团队的数据处理能力,提出了一种面向1.26 m红外望远镜半自动的测光处理管线,该管线在获取原始数据后,基于当日的观测记录重建FITS头文件信息,随后管线系统自动对图片进行预处理、定位目标星源、计算出目标星等相关操作,最后获得可利用的测光数据。这种方式高效、便捷,同时精度也得到了保证,它把当前主流测光模式中繁杂的、需要不断重复的步骤交由程序运行,从而节省了时间,显著提高了工作效率,解决了当前光学测光模式中图像数据的处理跟不上数据产出的难题,满足了广大科研工作者的需求。     

欧洲球载太阳望远镜SUNRISE及相关研究成果简介

利用发射到平流层的球载太阳望远镜来观测太阳磁场演化和监视太阳活动有着得天独厚的优势。首先,在平流层中,球载太阳望远镜对太阳的观测不受来自地球对流层大气中天气现象的干扰,处于无视宁度影响的环境中,这为获取高质量的太阳图像提供了优越的条件。其次,平流层的空气已经十分稀薄,对紫外线的吸收也大大减弱,球载太阳望远镜能够在近紫外波段观测太阳活动和爆发。第三,球载太阳望远镜可以通过回收、升级和再利用来降低使用成本并提高望远镜的利用率,远比空间观测经济实惠。利用球载太阳望远镜开展对太阳的观测研究在欧美已经有半个多世纪的历史。简要回顾了太阳观测的球载任务发展历史,包括在这期间积累的丰富的仪器研制和观测经验,详细介绍欧洲"日出"(SUNRISE)球载任务的仪器搭载、高分辨率观测数据和一系列在此基础上完成的高质量科研成果,为我国球载望远镜的研制提供重要参考。