基于PXA270的移動天文觀測系統(tǒng)設計

近幾年來，隨著人類文明社會的發(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。目前進行科普天文觀測一般過程為：查天文歷書、星圖等確定星體位置；尋找合適觀測地點(為避開城市燈光及污染等因素)；不斷調(diào)整望遠鏡，尋找欲觀測天體；定位天體后架設攝影器材進行拍攝。整個觀測過程中存在諸多不便，如天體在天空中不斷運動，每次觀測之前必須查閱相關資料確定天體位置，然而星歷表厚重而不直觀，簡易星圖由于天體運動的因素必須在指定時間進行觀測；望遠鏡手工調(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)。它的主要特點如下：通過計算，在屏幕上顯示出當時當?shù)匦菆D，觀測者無需攜帶天文資料，在屏幕上將觀測內(nèi)容實時顯示出來，使觀測者無須忍受長時間單眼觀測的視覺疲勞，同時提高了觀測效果；可對觀測圖像進行實時處理；可非常方便地拍攝、保存觀測結果；可對結果進行一些圖像處理，增強可辨性，系統(tǒng)自動記錄觀測日志，方便整理觀測資料。

1 嵌入式開發(fā)平臺介紹

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。Liod開發(fā)平臺得名手億道電子的理念“Leading is our du-ty”，是一套功能強大的嵌入式開發(fā)平臺，主頻高達520 MHz，支持Intel Wireless MMX及Step Speed技術，超低功耗，超高性價比。核心板(XSBase270-Core)+底板設計(XSBase270-DVK-Ⅱ)，擴展更靈活，應用更豐富。同時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)硬件設計

移動天文觀測系統(tǒng)以Liod板為主控板，在此基礎上擴展了相關電路，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，因此需要對附屬板上的單片機串口進行復用，以實現(xiàn)所需功能。

使用CD4053模擬開關來實現(xiàn)串口復用功能，通過單片機的控制引腳切換不同的串口信號來源。

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?shù)亟?jīng)緯度及準確時間的信息。

數(shù)字指南針采用了周立功ZNJV2模塊，磁場測量范圍為50 A／m，機首方向顯示分辨率為2°，機首方向精度為3°，補償后精度可達到0．5°，數(shù)字指南針模塊用于安放望遠鏡時準確指向。

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℃。溫度傳感器測量大氣溫度，用于計算大氣折射率。

動力機構采用廉價云臺機構，其內(nèi)部為勻速交流同步電機，通過控制電機轉(zhuǎn)動時間長短控制其所轉(zhuǎn)角度。

3 天體視位置計算算法