基于PXA270的移動(dòng)天文觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

近幾年來，隨著人類文明社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，越來越多的人渴望了解探知宇宙的奧秘。目前進(jìn)行科普天文觀測(cè)一般過程為：查天文歷書、星圖等確定星體位置；尋找合適觀測(cè)地點(diǎn)(為避開城市燈光及污染等因素)；不斷調(diào)整望遠(yuǎn)鏡，尋找欲觀測(cè)天體；定位天體后架設(shè)攝影器材進(jìn)行拍攝。整個(gè)觀測(cè)過程中存在諸多不便，如天體在天空中不斷運(yùn)動(dòng)，每次觀測(cè)之前必須查閱相關(guān)資料確定天體位置，然而星歷表厚重而不直觀，簡易星圖由于天體運(yùn)動(dòng)的因素必須在指定時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)；望遠(yuǎn)鏡手工調(diào)整非常繁瑣；拍攝不便。

為了解決上述問題而開發(fā)本系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)如下：通過計(jì)算，在屏幕上顯示出當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)匦菆D，觀測(cè)者無需攜帶天文資料，在屏幕上將觀測(cè)內(nèi)容實(shí)時(shí)顯示出來，使觀測(cè)者無須忍受長時(shí)間單眼觀測(cè)的視覺疲勞，同時(shí)提高了觀測(cè)效果；可對(duì)觀測(cè)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；可非常方便地拍攝、保存觀測(cè)結(jié)果；可對(duì)結(jié)果進(jìn)行一些圖像處理，增強(qiáng)可辨性，系統(tǒng)自動(dòng)記錄觀測(cè)日志，方便整理觀測(cè)資料。

1 嵌入式開發(fā)平臺(tái)介紹

本系統(tǒng)采用深圳億道電子開發(fā)的一套基于IntelXScale PXA270處理器的Liod嵌入式開發(fā)平臺(tái)。Liod開發(fā)平臺(tái)得名手億道電子的理念“Leading is our du-ty”，是一套功能強(qiáng)大的嵌入式開發(fā)平臺(tái)，主頻高達(dá)520 MHz，支持Intel Wireless MMX及Step Speed技術(shù)，超低功耗，超高性價(jià)比。核心板(XSBase270-Core)+底板設(shè)計(jì)(XSBase270-DVK-Ⅱ)，擴(kuò)展更靈活，應(yīng)用更豐富。同時(shí)具有完善的功能接口，具有完善的Win CE／Linux雙操作系統(tǒng)支持。本系統(tǒng)主要用到LCD、觸摸屏、全功能串口等。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

移動(dòng)天文觀測(cè)系統(tǒng)以Liod板為主控板，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了相關(guān)電路，制成一塊附屬板，整體硬件框圖如圖1所示。

在本系統(tǒng)中，XScale與附屬板通過串口相互通信，附屬板與GPS模塊、指南針模塊的通信也使用串口，因此需要對(duì)附屬板上的單片機(jī)串口進(jìn)行復(fù)用，以實(shí)現(xiàn)所需功能。

使用CD4053模擬開關(guān)來實(shí)現(xiàn)串口復(fù)用功能，通過單片機(jī)的控制引腳切換不同的串口信號(hào)來源。

GPS采用了Ho1ux GR-85接收模塊，具有快速追蹤定位12顆衛(wèi)星的能力，數(shù)據(jù)更新速率為1 Hz。GPS模塊用來得到當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度及準(zhǔn)確時(shí)間的信息。

數(shù)字指南針采用了周立功ZNJV2模塊，磁場測(cè)量范圍為50 A／m，機(jī)首方向顯示分辨率為2°，機(jī)首方向精度為3°，補(bǔ)償后精度可達(dá)到0．5°，數(shù)字指南針模塊用于安放望遠(yuǎn)鏡時(shí)準(zhǔn)確指向。

溫度傳感器采用DALLAS的DS18B20芯片，其分辨率為0．062 5℃，精度為0．5℃。溫度傳感器測(cè)量大氣溫度，用于計(jì)算大氣折射率。

動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用廉價(jià)云臺(tái)機(jī)構(gòu)，其內(nèi)部為勻速交流同步電機(jī)，通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間長短控制其所轉(zhuǎn)角度。

3 天體視位置計(jì)算算法