基于观测图像识别的天文望远镜智能故障辅助诊断系统

设计并构建了基于观测图像识别的望远镜智能故障辅助诊断系统,通过收集望远镜在观测时的故障图像与传感器信息来综合判断望远镜在观测时产生的故障,并给出相应的解决建议。利用卷积神经网络方法进行图像智能识别,并使用故障树分析法寻找望远镜系统的薄弱点。经过仿真与实测检验,证明了系统能够有效地发现判断故障并给出建议,提高了望远镜的可靠性,为故障诊断技术智能化做好了铺垫。     

主动光学—新一代大望远镜的关键技术

对主动光学技术在现代天文光学望远镜中的作用和工作原理作了较全面的介绍和评化,结合作者近十年的工作对薄镜面主动光学技术和拼接镜面主动光学技术的各个关键部分,如波前检测,波前拟合,校正力的确定,共焦和共同的检测作了较详细且深入的讨论和评述,也介绍了我国目前正在研制的同时采用薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术的大天区面积多目标光纤光镜望远镜的主动光学系统。     

主动光学─新一代大望远镜的关键技术

对主动光学技术在现代天文光学望远镜中的作用和工作原理作了较全面的介绍和评论。结合作者近十年的工作对薄镜面主动光学技术和拼接镜面主动光学技术的各个关键部分,如波前检测、波前拟合、校正力的确定、共焦和共面的检测作了较详细且深入的讨论和评述．也介绍了我国目前正在研制的同时采用薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术的大天区面积多目标光纤光谱望远镜的主动光学系统。     

应用自适应光学望远镜所取得的天文观测成果

自适应光学技术已经成为现代地基天文光学望远镜的重要部分。在世界各地的天文台中 ,许多大型光学望远镜的自适应光学系统正在建造 ,不少的系统已经投入使用。自适应光学技术经过二十多年的发展 ,取得了越来越多的令人激动的天文观测成果 ,自适应光学正在接近成熟并正向天文实际应用的阶段转化。本文根据近几年来自适应光学望远镜在天文中的应用 ,对其所取得的天文成果给予介绍 ,并讨论了自适应光学系统所能开展的天文研究课题。     

首架南极天文望远镜CSTAR的光学系统

2008年1月中国自行研制的首台南极小望远镜阵CSTAR成功安装在南极内陆最高点DOME A,用于天文观测.正如天文学家预言,南极是个极好的天文台址,CSTAR传回的清晰图像,为我们进一步证实了在南极展开天文科考的可能性与优越性.在此重点介绍我国首台南极望远镜设备CSTAR的光学系统,以及为保证在南极低温环境下望远镜保持高质量成像所采取的措施,最后给出观测结果.     

Mini-GWAC控制系统的故障诊断专家系统

地基广角相机阵是中法合作空间多波段变源监视器天文卫星的地基观测设备,Mini-GWAC是其预研和补充项目。针对Mini-GWAC望远镜阵列,从故障诊断方法、技术设计方案和故障诊断研究平台等方面展开,详细叙述了故障诊断系统的研究及设计过程。该系统基于Mini-GWAC望远镜平台,采用专家系统理论和故障树分析相结合的方法开展故障诊断专家系统的研究。研究成果对提高望远镜的可靠性,降低维护成本,提高观测效率有重要意义,同时为实现在其他望远镜上的应用增加技术积累。     

应用自适应光学望远镜所取得的天文观测成果

自适应光学技术已经成为现代地基天文学学肓远镜的重要部分。在世界各地的天文台中,许多大型光学望远镜的自适应光学系统正在建造,不少的系统已经投入使用。自适应光学技术经过二十多年的发展,取得了越来越多的令人激动的天文观测成果,自适应光学正在接近成熟并正向天文实际应用的阶段转化。本文根据近几年来自适应光学望远镜在天文中的应用,对其所取得的天文成果给予介绍,并讨论了自适应光学系统所能开展的天文研究课题。     

基于故障树的南极赤道式天文望远镜主轴控制系统可靠性分析

南极天文望远镜长期工作在无人值守的南极之巅,每年只有一次科考维护的机会.其光机电系统复杂且维护不易,需要科考队员是多面手,故南极望远镜的可靠性必须引起格外重视.基于南极赤道式天文望远镜AST3-3(Antarctic Schmidt Telescopes 3-3)主轴控制系统的故障机理和故障模式,引入故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)方法,得出该系统底事件结构重要度大小顺序.在此结果之上,易于发现系统潜隐问题和薄弱环节,为提高系统稳定性和优化系统设计指明方向.     

由两块拼接反射镜组成的光学系统的衍射能量分布

LAMOST的光学系统由反射施密特改正板MA 和球面主镜MB 组成 ,MA 和MB 均为对角径 1 .1m的六角形子镜的拼镜面 .本文计算了星在子午圈上时望远镜观测不同的天区零视场和有视场时的光学系统衍射能量分布 ,还计算了MA 不变MB 改为整块的 6m镜以及MA 和MB 均为对角径 1 .5m的六角形子镜的拼镜面的衍射能量分布 .对这些计算结果进行分析 ,论证了六角形子镜尺寸选择的合理性     

一个巨型望远镜方案

提出一个有特色的巨型望远镜(FGT)方案．其主镜口径为30米，主焦比为1．2，由1095块圆环形子镜构成．采用地平式装置．光学系统包括Nasmyth系统、折轴(Coude)系统和一个大视场系统．提出一个由4个镜面组成的新的Nasmyth系统，在约10′的视场范围内像斑小于爱里斑，达到衍射极限．比传统的Nasmyth系统的衍射极限视场大得多．可在这样的大视场内同时作好几个小区域的衍射极限的观测．当由Nasmyth系统转换到折轴系统和大视场系统时，采用主动光学技术改变子镜的面形、倾斜和平移，产生一个新的主镜面形，使折轴系统和大视场系统都能得到很好的像质．大视场系统的视场直径25′，场曲轻微，并有可能校正大气色散．给出了子镜面形和位置的公差，并讨论了望远镜的装置和结构,方案中的特色和创新对未来大望远镜的研制有普遍意义．     

NVST偏振观测系统的运动控制实现

中国科学院云南天文台1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)是我国在太阳物理和空间科学对太阳进行光学和近红外观测的主力设备,主要科学目标是高精度、高时空分辨率的太阳磁场测量。1 m新真空太阳望远镜采用机械扫描偏振观测方式,由于光学系统的结构特性导致望远镜在跟踪太阳的过程中不可避免地引入了随时间变化的偏振效应,因此在进行偏振观测时需要进行系统定标,整个系统由定标单元、分析单元和探测器组成,其间涉及的多个运动部件均有复杂精密的运动要求。针对偏振定标过程和偏振观测过程中各光学器件的运动需求,给出了定标单元和分析单元的控制要求,实现了不同观测模式下各部件的运动要求。基于TCP/IP协议的远程控制方案,集成了采用串口通讯的各商用驱动控制器,开发了一套在.NET架构下的定标单元控制软件和相应的用户界面,并预留了观测控制系统接口。性能测试表明,系统符合观测要求,现已投入使用,为后续的偏振观测奠定了基础。     

基于Keck方法的大型拼接镜面共面方法的研究

LAMOST是我国也是世界上唯一的同时应用薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学的望远镜,但望远镜目前的设计要求还只是共焦,还没有很好地开展共面技术的研究和应用.Keck望远镜的共相方法已经得到了成功的应用.在红外波段得到了10m镜的衍射像.参照Keck的算法,开发了一套用于检测拼接子镜前后有一定平移误差时的模拟软件,在LAMOST及以后各大型望远镜的拼接镜面实验装置上应用.结果表明,这个方法是现实可行的.     

云南天文台1m红外望远镜的主镜热力学分析

云南天文台1m红外太阳望远镜是多功能、多波段的太阳望远镜,望远镜使用过程中主镜的热变形直接关系这系统的光学精度,建立光学系统的光机热结合的分析方法,可以直观的得到热辐射对光学系统的影响结果,使得望远镜的设计阶段就能评估热变形对系统的精度影响,确定光学元件是否满足要求.     

南极5 m太赫兹望远镜指向与调焦校准精度分析

指向校准与副面调焦是天线测量的重要组成部分,对射电望远镜实际的观测性能有重要影响.根据南极5 m太赫兹望远镜(DATE5)指向精度和离焦增益损失的指标要求,计算得到了指向校准与副面调焦观测过程中对信噪比的要求,并以此为依据选取了若干可行的候选校准源,包括太阳系行星和超致密电离氢区.分析了大气吸收和校准源角直径对测量精度的影响.仿真分析结果表明:望远镜在南极工作时,这些校准源在一定的高度角范围内可以提供足够强的流量密度,用来验证预先建立的太赫兹和光学望远镜两光轴指向偏差模型以及副面调焦模型.     

红外相机CASCAM光学设计

介绍紫金山天文台研制的光学-近红外相机CASCAM（Chinese Academy of Science，CAMera)的光学系统设计．CASCAM相机以红外列阵HAWAII-1和光学CCD为探测器，配备国家天文台兴隆观测站2．16米和1．26米望远镜进行0．4—2．5μm波长范围的成像和偏振成像观测．相机的光学系统由F／9→F／6缩焦系统和Offner反射成像系统构成．优化设计结果表明，光学设计方案已满足天文观测的要求．CASCAM相机在设计上实现了光学-近红外很宽波段的消色差变焦，并在楔形分柬片、常温滤光片轮和折射式焦面摆动技术等方面进行了新的尝试．     

空间太阳望远镜1m主镜支撑结构的研究

本文对正在预研中的空间太阳望远镜的关键部件之一1m主镜，提出一种合理的支撑结构系统，此系统可以兼顾空间太阳望远镜光学系统的地面装校调试的有效性和火箭发射力学环境中的安全性以及入轨后正常观测时的高精度性。     

丽江观测站1.8米望远镜自适应光学系统性能初步理论估计

为了探讨丽江1.8 m自适应光学望远镜在天文或天体物理研究领域的可能应用,使用误差基本标度理论对其性能进行了初步的理论分析。结果表明,一般观测条件下,系统分辨力可以达到近似衍射极限。同时对在其上配置激光导星系统后可获得的性能进行了预测,结果表明,激光导星自适应光学系统将大幅度提高系统的天空覆盖率。     

镜面材料的选择问题和制造陶瓷镜的可能性

由于改进光学玻璃熔炼技术和提高光学质量方面存在着不少困难,到目前为止,折射望远镜的口径仍然停留在1米左右,而反射望远镜的口径却早巳超过了这一界限.目前最大的反射望远镜口径已经达到了5米.首先,从制造上来看:因为在反射系统中光线并不通过反射镜的内部,只要镜面能很好地保持几何形状,对镜子材料的光学性质是没有什么特殊要求的.过去为了提高镜面的反射能力,要求选择反射率较大的材料(如镜铜)来作镜子材料.发明了真空镀铝以后,     

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.     

丽江观测站1.8米望远镜自适应光学系统性能初步理论估计

为了探讨丽江1.8m自适应光学望远镜在天文或天体物理研究领域的可能应用,使用误差基本标度理论对其性能进行了初步的理论分析.结果表明,一般观测条件下,系统分辨力可以达到近似衍射极限.同时对在其上配置激光导星系统后可获得的性能进行了预测,结果表明,激光导星自适应光学系统将大幅度提高系统的天空覆盖率.