本发明涉及随动圆顶控制,具体提供一种可错位转动的望远镜随动圆顶控制方法及控制系统。
背景技术:
1、近年来,基于红外波段且可用于白天观测的望远镜逐渐成为国内外科研机构的重点研究对象。对于白天观测望远镜,当望远镜与太阳之间的夹角大于一定角度时,可以达到传统望远镜在夜间90%以上的探测能力。针对这种具备白天观测能力的望远镜,需要配备一种随动圆顶对其进行保护。不同于传统的望远镜保护圆顶,随动圆顶的天窗只能打开一个较小的角度,随动圆顶随着望远镜方位角的变化同步转动,从而达到望远镜在转动过程中能时刻观测到目标的要求。
2、众所周知,望远镜在使用过程中应避免直接指向太阳,否则会对其光学系统造成不可逆的损坏。当望远镜与太阳之间的夹角小于一定角度时,目标成像质量下降明显,且太阳光线对望远镜光学系统的损伤却大幅度提升,因此,在白天使用望远镜观测目标时,应当对望远镜采取太阳保护的措施。以防止望远镜的光学系统造成损坏,并提升有效图像数据的比例。
3、中国专利公布号为cn117193392a,公布日为2023年12月8日,专利名称为“随动圆顶智能控制系统及其控制方法”的发明专利申请,提出了一种通过望远镜与太阳之间的夹角设置天窗狭缝大小的随动圆顶控制方案,当望远镜与太阳之间的夹角小于40°时,主控系统通过减小随动圆顶天窗狭缝保护望远镜免于被太阳直射,当望远镜与太阳之间的夹角小于15°时,主控系统控制随动圆顶天窗完全关闭。该方案存在的问题是,望远镜与太阳夹角存在方位和俯仰两个分量,而调整随动圆顶天窗狭缝大小只能提供方位夹角分量的保护,如果望远镜与太阳之间的夹角主要为俯仰夹角分量构成,则该方案对望远镜的保护作用将大幅降低。
4、通过多次观测已知轨道的目标(恒星、人造卫星等)发现,当望远镜与太阳之间的夹角不超过40°时,目标成像质量下降明显,而相对的太阳光线对望远镜光学系统的损坏却逐渐提升。本发明针对已知轨道的目标,提供一种随动圆顶的控制方法及控制系统。
技术实现思路
1、本发明为解决上述问题,提供了一种可错位转动的望远镜随动圆顶控制方法及控制系统,当望远镜与太阳之间的夹角不超过40°时,将目标指向的方位角度向与目标运动相反的方向上错位50°后的角度值作为随动圆顶引导数据引导随动圆顶,通过随动圆顶错位转动,实现了望远镜的快速遮挡保护。
2、本发明提供的可错位转动的望远镜随动圆顶控制方法,包括:
3、s1:依据目标轨道计算目标指向,依据太阳指向和目标指向计算望远镜与太阳之间的夹角;
4、s2:当时,将目标指向作为望远镜引导数据引导望远镜转动;将目标指向的方位角作为随动圆顶引导数据引导随动圆顶转动;通过望远镜采集目标图像;
5、当时,将目标指向作为望远镜引导数据引导望远镜转动;将目标指向的方位角向与目标运动相反的方向错位度后的方位角作为随动圆顶引导数据引导随动圆顶转动;望远镜停止采集目标图像。
6、优选的,夹角的计算方法为:
7、;
8、其中,表示目标指向的方位角和俯仰角,表示太阳指向的方位角和俯仰角。
9、优选的,度的取值为50。
10、优选的,当时,随动圆顶引导数据的计算方法为:
11、;
12、其中,表示目标的方位运动速度,表示随动圆顶引导数据。
13、一种可错位转动的望远镜随动圆顶控制系统,包括:主控系统、望远镜和随动圆顶;
14、主控系统控制望远镜和随动圆顶转动。
15、优选的,还包括图像系统,图像系统控制望远镜采集目标图像或停止采集目标图像。
16、优选的,图像系统包括图像处理模块,图像处理模块接收目标图像并进行目标图像处理。
17、与现有技术相比,本发明能够取得如下有益效果:
18、当望远镜与太阳之间的夹角不超过40°时,本发明将随动圆顶进行错位转动以实现对望远镜的保护,该方法通过控制随动圆顶错位转动,可实现快速遮挡照射在望远镜上的阳光,在短时间内完成圆顶对望远镜的快速保护,可防止望远镜的光学系统造成损坏,本发明方法不需要额外设备或装置,成本低且易实现。
19、本发明在进行随动圆顶控制时,依据的是望远镜与太阳之间的夹角大小,因此,望远镜与太阳之间的夹角中,不需要考虑方位角的分量和俯仰角的分量占比大小,本发明方法均可以实现有效保护,适用范围更广。
20、通过本发明方法对随动圆顶进行引导时,仅在望远镜与太阳之间的夹角小于40°时不进行目标图像采集,其余状态下均获取目标图像,提升了有效目标图像数据的比例,以保证目标图像数据量充足,且主控系统在保护模式下,向图像系统发送空闲模式的指令,图像系统不会接收到无效的图像数据,减少无用数据冗余,提升图像处理系统效率。
21、本发明实施例所提供的控制系统,各硬件设备之间的通信连接方式不限于串口线、网线、usb和camlink,主控系统与图像系统可以部署在同一台计算机,也可以部署在不同的计算机,且主控系统与图像系统可以是同一个软件,也可以是不同的软件,应用灵活,适应性强。
1.一种可错位转动的望远镜随动圆顶控制方法,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的可错位转动的望远镜随动圆顶控制方法,其特征在于,所述夹角的计算方法为:
3.如权利要求1所述的可错位转动的望远镜随动圆顶控制方法,其特征在于,所述度的取值为50。
4.如权利要求1所述的可错位转动的望远镜随动圆顶控制方法,其特征在于,当时,随动圆顶引导数据的计算方法为:
5.一种可错位转动的望远镜随动圆顶控制系统,其特征在于,包括:主控系统、望远镜和随动圆顶;
6.如权利要求5所述的可错位转动的望远镜随动圆顶控制系统,其特征在于,还包括图像系统,所述图像系统控制所述望远镜采集目标图像或停止采集目标图像。
7.如权利要求6所述的可错位转动的望远镜随动圆顶控制系统,其特征在于,所述图像系统包括图像处理模块,所述图像处理模块接收所述目标图像并进行目标图像处理。
