[发明专利]一种望远镜控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种望远镜控制系统及方法。

背景技术

大口径光电望远镜是集光学、机械、电子学于一体的远程综合观测系统，它是用来观测空间目标、探索宇宙奥秘的重要观测设备，至今已经有几百年的发展历史。随着天文目标观测需求的提高，大口径望远镜应运而生。其中典型的大口径望远镜有8.2米口径的VLT，10米口径的Keck，10.4米口径的GTC以及中国的LAMOST等；超大口径的望远镜，例如筹建中的22米口径的GMT，30米口径的TMT等，中国也正在筹划建设30米量级的超大口径望远镜。这些望远镜采用拼接镜面主动光学、自适应光学以及精密控制等先导高科技技术，把望远镜的灵敏度和空间分辨率等技术指标提高到了前所未有的程度，在揭示暗物质和暗能量的本质、探测宇宙天体、理解黑洞的形成与生长、探察地外行星等前沿科学领域将做出更大的突破性贡献。。

随着望远镜口径和探测能力的不断提高，其控制系统也越来越复杂。望远镜控制系统设计时，既要满足系统高性能的跟踪指标，又要尽可能的简化系统配线的复杂程度。传统的望远镜控制系统的各单元之间通常采用串口数据通信方式，而串行接口是一种可以将接收来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接收的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU的器件。虽然串口通信方式，理论上通信长度可达100米以上，但是随着通信距离的增加，通信的误码率也随之增加。

因此，采用串口通信方式无法满足数据更远距离的控制需求，同时采用串口通信方式会极大地增加了系统的配线数量，降低了系统的可靠性。

所以，在望远镜控制系统设计过程中，如何实现在满足更远距离控制需求的同时，减少系统的配线数量，提高系统的可靠性，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种望远镜控制系统及方法，在满足更远距离控制需求的同时，减少系统的配线数量，提高系统的可靠性。其具体方案如下：

一种望远镜控制系统，包括近程控制端和远程被控端；

所述近程控制端中设置有Ethercat主站，所述远程被控端设置有Ethercat从站；

所述Ethercat主站用于发送望远镜控制指令到Ethercat从站；

所述Ethercat从站用于接收所述望远镜控制指令，以便所述远程被控端中用于对望远镜的位姿进行调节的电机执行所述望远镜控制指令。

优选地，

所述Ethercat主站设置于所述近程控制端的伺服双轴控制器；

所述Ethercat从站设置于所述远程被控端的驱动单元。

优选地，进一步包括：

第一通信光缆，用于将所述近程控制端的操控计算机输出的跟踪指令和望远镜观测目标的轨道数据传输至所述近程控制端的伺服双轴控制器，并将所述伺服双轴控制器输出的自身运行数据和状态传输至所述操控计算机。

优选地，进一步包括：

第二通信光缆，用于将远程被控端的望远镜图像探测器获取的目标脱靶量传输至所述近程控制端的图像处理单元。

优选地，进一步包括：

第三通信光缆，用于将所述图像处理单元发送的目标位置偏移量传输至所述近程控制端的伺服双轴控制器；

其中，所述目标位置偏移量为所述图像处理单元根据目标脱靶量，经过图像处理获得的目标位置偏移量。

优选地，进一步包括：

第四通信光缆，用于将所述近程控制端的时间基准系统输出的时间同步信号分别传输至所述近程控制端的图像处理单元、伺服双轴控制器、操控计算机以及所述远程被控端的编码器处理单元。

优选地，进一步包括：

第五通信光缆，用于将所述编码器处理单元输出的位置反馈数据分别传输至所述近程控制端的操控计算机、伺服双轴控制器；

其中，所述位置反馈数据为所述编码器处理单元对方位轴编码器信号和俯仰轴编码器信号进行处理后得到的数据；

所述远程被控端上的方位轴编码器向所述编码器处理单元输出所述方位轴编码器信号；

所述远程被控端上的俯仰轴编码器向所述编码器处理单元输出所述俯仰轴编码器信号。

优选地，所述远程被控端的驱动单元的驱动电源为DSP控制电压和/或电流的电源。

优选地，所述远程被控端的编码器处理单元为能够接收两路信号数据，并对两路信号数据进行封装发送的处理单元。

本发明还提供一种望远镜控制方法，包括：