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。     

天文选址相机的研制

详细介绍了天文选址用CCD相机的开发研制．系统探测器选用具有累进扫描模式的ICX098ALCCD芯片，采用相关双采样信号读出电路、USB通讯接口实现数据与命令的传输．对系统工作性能进行了详细的测试：12℃条件下暗流约为52adu／see，系统增益(system gain)为2.2e／adu，读出噪声(readout noise)为30e．最后给出了在日本冈山天体物理观测所对大气宁静度的实测结果，该结果与冈山已有仪器测量值吻合．     

一种天文用CCD相机的电路设计

简述了一种面向天文应用的CCD相机系统的设计要求,详细介绍了该相机系统电路的基本结构及设计原则,包括CCD及其周边电路、模拟前端、时钟驱动电路、电源电路以及用VHDL编写的植入FPGA的CCD时序发生器电路等一些技术细节.对系统中一些关键电路模块进行了仿真和实测,并对仿真和测试结果进行比较分析,最后给出该CCD相机的图像采集结果.     

Windows Sockets实现天文终端的远程控制

根据天文观测发展的现状，作者试验了用Windows Sockets实现网络远程控制天文终端的方法，并给出了这个方法Windows 9x上的VC＋＋实现。     

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。     

LAMOST CCD相机总控的设计与实现

大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)使用了16台低色散光谱仪、32台科学级CCD相机对目标进行光谱拍摄。CCD集总控制器MASTER是其32台CCD相机的中枢,它控制CCD按观测需要进行曝光、管理CCD状态和诊断相机故障。针对LAMOST相机系统的结构和UCAM控制器的特点,设计了MASTER系统;介绍了与OCS和UCAM接口的方式,并分析了对命令和状态的管理。     

基于ZeroMQ的观测控制系统底层通信架构分析与测试

观测控制系统是当前的一个研究热点,底层通信是观测控制系统架构的一个重要环节。但传统的观测控制系统一般采用裸套接技术实现,缺少统一的传输控制机制,在密集数据通信时经常存在延迟,影响实时控制的需要;同时缺少广播与组播机制,限制了观测控制系统的设计。针对观测控制系统的要求,研究了基于ZeroMQ不同通信模型及对应的天文控制模式,分析了不同的通信控制架构的可用性,在此基础上通过实验对相应的通信模型进行测试,验证其在天文仪器分布控制中的可用性。测试结果进一步说明,ZeroMQ构建观测控制系统的底层通信架构是可行的,能够满足观测控制系统对设备的各种控制需求。     

CCD相机读出噪声、电荷转移效率的测试和归算的改进方法

简单地介绍了CCD相机的读出噪声、电荷转移效率(CTE)的常用测试和归算方法,指出了其中的不足之处。在此基础上,提出了改进的噪声和CTE的测试和归算方法。也就是,读出噪声的测量以过扫描区的方差为基础来进行。而在CTE的归算时,先采用人-机交互方式确定一条适当的初始转移直线(X射线的单像元事件线)和相应的区间,在此区间中进行的第一次线性拟合得到一条较准确的转移直线,以后根据前一次的结果自动选取区间并进行线性拟合。以此方式就可以归算出较为精确的CTE数据。     

天文服务的统一调用及其在SkyMouse系统中的实现

随着虚拟天文台的进一步发展,天文学家可以通过越来越多的服务来辅助完成研究工作.但随着不同种类的服务的进一步增多,也带来了很多的问题.突出表现在某个服务被开发出来天文学家并不知道或是有些服务比较复杂天文学家不易直接使用.SkyMouse系统就是为了解决以上问题而诞生的,它是基于互联网的新一代天文门户,在该门户中整合大多数的天文服务如SIMBAD、NED、ADS、Vizier等,而且其他新开发出来的天文服务也可以方便地整合到SkyMouse系统中.用户可以直接通过SkyMouse系统非常方便的访问世界范围内的天文资源,诸如星表、文献、光谱、图像等,而且通过这种整合的方式,用户还可以使用多个服务的协同调用来完成以往单个服务所不能完成的诸如智能分析检索等工作.基于目前计算机的发展情况和天文服务的开发现状.在天文服务的调用中,常常会遇到各种各样的问题,而这些问题集中表现在不同平台的天文服务互操作的问题和天文服务调用时的性能这两个大的方面.文章针对这些问题提出了一定的解决方案.     

基于PMAC的天文望远镜控制系统研究及应用

天文望远镜为大型高精密仪器,对望远镜的控制系统性能提出了极高的要求。作为控制系统的核心器件,伺服控制器的性能决定了控制系统的性能。介绍了一种基于PMAC(Programmable Multi Axes Controller)控制器的天文望远镜控制系统,研究了PMAC伺服控制原理、PID参数整定方法及基于PMAC的天文望远镜运动控制系统基本原理,并以此为基础设计了天文望远镜伺服控制系统软、硬件体系。基于PMAC的天文望远镜控制系统主要特点在于,伺服系统采用了传统的PID反馈控制算法和前馈控制算法相结合的组合控制算法,有效地克服了外界扰动对望远镜控制过程的影响,获得了较好的动、静态性能;同时,针对望远镜不同的轴系传动方式,如直驱方式和齿轮传动方式,应用不同的PID参数整定方法,如阶跃整定法和基于速度测量+阶跃整定相结合的参数整定方法,可分别使系统获得较为理想的PID控制参数;另外,基于PMAC的天文望远镜控制系统,对于不同的驱动电机和不同的轴角测量元件,均具有较好的适应性。该系统已在国家天文台2.16 m天文望远镜上得到了应用,该项应用中,采用了"IPC+PMAC"的双CPU分级控制方式,并以VC++为软件平台,通过对于PMAC Pcomm32底层接口函数的调用,实现了基于工控机的望远镜界面操作和控制,同时,以PID反馈控制算法和前馈控制算法为基础,采用了PID参数自适应控制算法,保证了望远镜高速的运行平稳性,也实现了低速精确性和快速性的控制要求。技术研究和运行实践表明,基于PMAC的望远镜控制系统具有较高的控制精度和良好的通用性,可广泛应用在不同类型的天文望远镜系统。     

天文观测科学实践中心技术实现

天文观测科学实践中心是一个以天文观测为核心的网络实践体验中心,以网站的形式向公众提供服务。网站建设使用HTML、CSS、JavaScript和JSP/JaveBean等技术;基于B/S结构实现望远镜远程控制;采用Windows Media技术实现视频发布。建成的网站为用户提供了全新的天文观测实践体验机会,达到了传播天文知识的目的。     

The Master Mobile Astronomical System. Optical Observations of Gamma-Ray Bursts

The operating principles of the telescope-robot system MASTER (Mobile Astronomical System of Telescopes-Robots, http://observ.pereplet.ru), designed to search for fast transient phenomena in the optical range, are described. The robot-telescope includes the following: a Richter-Slefogt telescope with D=355 mm, F/D=2.4, a Richter-Slefogt telescope with D=200 mm, F/D=2.4, a Flugge telescope with D=280 mm, F/D=2.5, a TV camera with a field of 20x40 degrees, and three CCD cameras. A German mount with a slew rate of 8 deg/s is used. MASTER obtains images down to 19^m in a field of 6 square degrees in a 1.5 minute exposure. We present some observations of the optical afterglow of cosmic gamma-ray bursts. MASTER was the first system in Europe to record optical emission from GRB030329.__________Translated from Astrofizika, Vol. 48, No. 3, pp. 463–475 (August 2005).     

新疆天文台天文观测数据传输日志系统设计与实现

新疆天文台望远镜产生的观测数据通过数据专线传输到新疆天文台本部数据中心进行长期存储。采用rsync进行数据传输,传输过程中没有详细的日志记录信息,无法对传输情况进行统计分析。通过调研新疆天文台数据传输的需求,设计并开发了新疆天文台观测数据传输日志系统。系统以新疆天文台南山站、奇台站的数据存储服务器和新疆天文台本部长期存储为基础,设计了日志系统的整体架构,实现了数据传输过程的日志记录。系统基于shell多线程技术及Qt框架,开发了后台服务程序及日志系统软件界面,实现了日志分析、统计备份与数据传输的可视化页面。     

卫星激光测距的电控系统设计与实现

给出的卫星激光测距的二轴系统实现了通过软件控制望远镜coude光路调整、接收系统SPAD和APD的自动切换、视场光阑大小的自动调节、以及发射光束指向的精确控制。该系统是基于MPC07运动控制卡,通过人机交互界面进行实时控制,旨在实现不同功能的调节,提高卫星激光测距的自动化程度。详细介绍了该系统的硬件组成、技术指标及软件工作方式。     

BPM短波授时台新的时频监控系统

陕西天文台BPM短波授时台搬迁后 ,其时频控制与监测工作从原BPM发播钟房转为由监控室监控钟房承担。介绍了新的控制系统原理与方法 ,并对发播的BPM时号精度作了分析。     

LAMOST网络控制系统结构

LAMOST(大型多天体分光望远镜)建成后将成为世界上视场最大、光谱观测效率最高的4m级口径以上的光学望远镜。它将要同时高效地观测4000颗星的光谱,这对网络控制系统的设计是巨大的挑战。该文主要从LAMOST网络控制系统构建的角度介绍了系统如何在大数据量、多任务的情况下实现各子系统控制、环境监测、授时和无线远程监控等功能,叙述了在该系统中运用的实时分布式操作系统、实时数据库,全球定位系统(GPS)和全球移动通讯系统(GSM)等多项技术．     

基于图像的天体搜索研究与自动化集成软件开发

天体搜索是天文数据处理流程的一个重要环节,也是以平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)为代表的下一代射电望远镜在面向海量数据处理中的挑战之一.现今天体自动搜索算法、软件已日趋成熟并投入应用,不过在自动化、兼容性等方面仍具有提升空间.以更自动化、更适应海量数据需求的天体搜索算法研究为宗旨,以现有算法为研究基础,天体自动搜索软件系统得到设计和开发.该系统包含友好的交互式用户操作界面,具备可视化输出数据显示、兼容不同数据输入和输出并包含为实际应用服务的文件管理功能.该系统对于大天区图以及图像集,均能够很好地进行自动化处理.测试结果显示,上述方法对于天体搜索的改进有一定成效.后续将在此基础上对该集成系统做进一步的改进开发,以适应更多的需求.     

25m射电望远镜自动换馈系统模糊控制策略的软硬件实现

乌鲁木齐天文站25m射电望远镜的换馈系统是基于精确数学模型和传统控制策略实现的自动控制系统,由于设备老和更改,系统不能正常工作。随着计算机软硬件技术迅速发展和模糊理论的提出完善,在一些特定的环境下,模糊控制策略实现的控制系统取得非常好的效果。自动换馈系统的运行环境比较封闭,比较容易获得控制经验,因此选择基于PC硬件和Windows2000/XP平台,采用模糊控制策略来实现对馈源的更换。