[发明专利]一种自动天文观测系统及观测方法

说明书

一种自动天文观测系统，包括天文望远镜（1）、驱动天文望远镜（1）的寻星伺服电机（2）、控制装置（4），其特征在于：与天文望远镜（1）的镜头调节机构连接设有调焦伺服电机（3），天文望远镜（1）上设有用于获取星空影像的CMOS传感器（5），控制装置（4）包括控制芯片、陀螺仪、存储器和WIFI通信接口，控制芯片与CMOS传感器（5）、陀螺仪、存储器和WIFI通信接口电连接，与控制装置（4）配合，设有带有WIFI通信接口的手持设备，在控制装置（4）中或者手持设备上设有GPS模块。还包括一种自动天文观测方法。采用该系统及观测方法进行自动寻星、自动对焦和图片存储，实现自动天文观测，可完成无需校准的自动寻星过程，能够自适应地实现快速自动对焦，满足对于天体图像的观测、保存及分享的需求。

技术领域

本发明涉及一种天文观测系统，具体涉及一种具备自动寻星、自动对焦和图像存储功能的天文观测系统，以及使用该系统实现的天文观测方法。

背景技术

目前天文爱好者在进行天文观测时一般过程可以分为以下几种：（1）查天文历书、星图等确定星体位置；不断调整天文望远镜，寻找欲观测天体，定位天体后架设摄影器材进行拍摄。整个观测过程中存在诸多不便，如天体在天空中不断运动，每次观测之前必须查阅相关资料确定天体位置，然而星历表厚重而不直观，简易星图由于天体运动的因素必须在指定时间进行观测；望远镜手工调整非常繁琐；拍摄不便。（2）通过导星软件和电动赤道仪实现对星体进行自动追踪，这种方法需要首先对天文望远镜的位置进行标定，导星过程的操作较为繁琐，人机交互界面不友好，需要较多的天文背景知识才能完成。

以上所述的方法都需要进行人工手动调焦以获得良好的观测效果，在进行天体追踪或在需要长时间曝光拍摄时的操作麻烦，对于初学者来说是一个较高的门槛，不利于天文观测的推广。同时，如果拍摄观测的天体照片则需要使用专用的接口将相机连接到目镜，不便于即时的查看及网络分享。

现有技术中，中国发明专利申请CN1808207A公开了一种便携式天文望远镜自动寻星控制装置，采用微处理器等构成的主控制器、赤道仪驱动控制器、GPS以及直流电机等控制望远镜指向和跟踪目标天体。该装置结构复杂，主控制器从FLASH中获取星体的存储数据，结合GPS获得的时间地理位置信息，对天体进行周年视差计算、太阳视差计算、光行差计算、进动计算、章动计算、大气折射计算，控制过程复杂，并且，该装置不能实现自动对焦和天体图片的拍摄。

中国发明专利CN101017240A公开了天文望远镜视频CCD自动导星方法，提出了采用CCD进行望远镜自动导星。但该方案中，计算机通过视频捕捉卡得到视频图像，即，天文望远镜通过有线方式与计算机连接，通常用于天文台等固定场合，不适合于天文爱好者在移动场合使用。同时，该方法也没有给出自动对焦方法。

为便于移动和控制，中国实用新型专利CN202334667U公开了一种基于Android手机控制的天文望远镜自动寻星与跟踪装置，利用Android手机在触控界面上选择要观测的天体，通过WiFi无线连接将一组参数传动到主控模块，主控模块经驱动模块控制伺服电机转动望远镜实现自动寻星与跟踪功能。虽然该装置实现了无线控制，便于携带使用，但是，该装置没有实现自动对焦，也没有实现对星体图片进行拍摄，如果采用通常的方式经WiFi无线连接传输图像，自动寻星和自动对焦所需传输的图像数据量较大，难以实现对焦时的实时图像传输和检测控制。

另外，现有技术中缺少适用于便携式天文观测系统的自动对焦方法。由于天文观测时星体距离遥远，其对焦方法与常规拍摄的对焦方法不同。在《天文研究与技术》2008年第3期公开的文献“一种基于图像清晰度评价的天文望远镜自动调焦系统”中，提出了一种基于图像清晰度评价的天文望远镜自动调焦方法，但该方法只适用于恒星对焦，只采用了近圆度和星体大小作为对焦依据，对于调焦函数和这两者的关系未做阐述即没有给出调焦函数的具体计算方式，且该方法在进行焦距搜索时易陷于局部最大值而未找到全局最优值。

因此，需要提供新的自动天文观测系统，以适应天文爱好者的观测需求。

发明内容