基于PXA270的移動(dòng)天文觀(guān)測系統設計

近幾年來(lái)，隨著(zhù)人類(lèi)文明社會(huì )的發(fā)展和人民生活水平的提高，越來(lái)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(guān)測一般過(guò)程為：查天文歷書(shū)、星圖等確定星體位置；尋找合適觀(guān)測地點(diǎn)(為避開(kāi)城市燈光及污染等因素)；不斷調整望遠鏡，尋找欲觀(guān)測天體；定位天體后架設攝影器材進(jìn)行拍攝。整個(gè)觀(guān)測過(guò)程中存在諸多不便，如天體在天空中不斷運動(dòng)，每次觀(guān)測之前必須查閱相關(guān)資料確定天體位置，然而星歷表厚重而不直觀(guān)，簡(jiǎn)易星圖由于天體運動(dòng)的因素必須在指定時(shí)間進(jìn)行觀(guān)測；望遠鏡手工調整非常繁瑣；拍攝不便。

為了解決上述問(wèn)題而開(kāi)發(fā)本系統。它的主要特點(diǎn)如下：通過(guò)計算，在屏幕上顯示出當時(shí)當地星圖，觀(guān)測者無(wú)需攜帶天文資料，在屏幕上將觀(guān)測內容實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，使觀(guān)測者無(wú)須忍受長(cháng)時(shí)間單眼觀(guān)測的視覺(jué)疲勞，同時(shí)提高了觀(guān)測效果；可對觀(guān)測圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；可非常方便地拍攝、保存觀(guān)測結果；可對結果進(jìn)行一些圖像處理，增強可辨性，系統自動(dòng)記錄觀(guān)測日志，方便整理觀(guān)測資料。

1 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺介紹

本系統采用深圳億道電子開(kāi)發(fā)的一套基于IntelXScale PXA270處理器的Liod嵌入式開(kāi)發(fā)平臺。Liod開(kāi)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(kāi)發(fā)平臺，主頻高達520 MHz，支持Intel Wireless MMX及Step Speed技術(shù)，超低功耗，超高性?xún)r(jià)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(shí)具有完善的功能接口，具有完善的Win CE／Linux雙操作系統支持。本系統主要用到LCD、觸摸屏、全功能串口等。

2 系統硬件設計

移動(dòng)天文觀(guān)測系統以L(fǎng)iod板為主控板，在此基礎上擴展了相關(guān)電路，制成一塊附屬板，整體硬件框圖如圖1所示。

在本系統中，XScale與附屬板通過(guò)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(jìn)行復用，以實(shí)現所需功能。

使用CD4053模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現串口復用功能，通過(guò)單片機的控制引腳切換不同的串口信號來(lái)源。

GPS采用了Ho1ux GR-85接收模塊，具有快速追蹤定位12顆衛星的能力，數據更新速率為1 Hz。GPS模塊用來(lái)得到當地經(jīng)緯度及準確時(shí)間的信息。

數字指南針采用了周立功ZNJV2模塊，磁場(chǎng)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°，數字指南針模塊用于安放望遠鏡時(shí)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(dòng)力機構采用廉價(jià)云臺機構，其內部為勻速交流同步電機，通過(guò)控制電機轉動(dòng)時(shí)間長(cháng)短控制其所轉角度。

3 天體視位置計算算法