基于DCOM的天文选址望远镜自主控制系统研究与设计

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天文台的选址过程中需要对候选台址进行定点观测,通过大量观测资料的积累分析,并与国际优秀台站进行比较,从而判定新的台址是否适合于下一代大型望远镜的建设。而候选新台址由于地处偏远,条件艰苦,交通和信息传输都十分不便,如果在监测过程中要求观测人员在新台址进行长时间实地的观测控制,就会使得这项工作更为艰难。让观测设备可以在无人值守的情况下自主进行观测并对设备进行远程控制将极大地降低对选址人员的要求,提高选址观测质量,对天文选址具有重要的意义。ASCOM作为国际流行的标准,为软件开发者提供了一个易于开发的平台。它在设备与软件之间引入了驱动层,屏蔽了不同设备的差异,软件只需要调用ASCOM提供的设备属性和控制方法,就可以直接对设备进行操作。本文根据天文选址中望远镜的控制要求,采用DCOM模型,利用ASCOM系统提供的接口属性和方法,设计了一个可以对天文选址望远镜实现自主控制和远程控制的系统原型。本文研究包括以下几个方面:第一,论文研究、设计并实现了选址望远镜控制系统。系统主要包括了服务端和客户端两部分,为了达到远程控制设备且占用网络带宽最小的目的,为服务端和客户端的通信设计了基于TCP的ASCII命令方式,同时定义了通信协议。第二,为了应对通信状况不佳的情况,设计并实现了服务端脚本自主观测控制功能。服务端通过解析本地XML脚本或接收网络传输来的XML脚本(我们定义了XML格式的脚本,在脚本中记录所要观测的任务),获取观测目标的信息,对目标进行自主观测。第三,由于极轴的精度,器材周期性偏差等原因,望远镜主镜的中心不会持续对准观测目标,因此我们在自主观测过程中设计并实现了自动导星功能来追踪误差修正。通过观测视场更大的导星镜,找准亮星的位置,计算出将亮星调整到主镜视场中心所要移动的角度,将亮星移动到主镜的中心。第四,在自主观测过程中,系统要对观测目标进行CCD图像的采集与处理,我们设计了区分观测脚本和观测目标的图像保存结构,对采集到的图像分类保存。在导星过程中,获取导星镜CCD采集到的图像,并获取图像中最亮点的位置信息,用于导星计算望远镜移动位置。最后,对系统进行了实测和精度分析,通过望远镜远程控制测试来验证系统远程控制望远镜的能力,通过望远镜精度测试分析系统控制望远镜的准确性,通过望远镜状态测试来检测望远镜在自主控制过程中是否达到自主控制的能力。最后对自动目标确定即导星的功能进行验证。通过实测与精度分析,证明利用ASCOM技术进行选址望远镜的控制是完全可行的,通过ASCOM实现的控制系统,具有开发周期短,部署容易等优点,可以满足选址望远镜远程控制的要求。
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