基于PXA270的移动天文观测系统设计

近几年来，随着人类文明社会的发展和人民生活水平的提高，越来越多的人渴望了解探知宇宙的奥秘。目前进行科普天文观测一般过程为：查天文历书、星图等确定星体位置；寻找合适观测地点(为避开城市灯光及污染等因素)；不断调整望远镜，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。

为了解决上述问题而开发本系统。它的主要特点如下：通过计算，在屏幕上显示出当时当地星图，观测者无需携带天文资料，在屏幕上将观测内容实时显示出来，使观测者无须忍受长时间单眼观测的视觉疲劳，同时提高了观测效果；可对观测图像进行实时处理；可非常方便地拍摄、保存观测结果；可对结果进行一些图像处理，增强可辨性，系统自动记录观测日志，方便整理观测资料。

1 嵌入式开发平台介绍

本系统采用深圳亿道电子开发的一套基于IntelXScale PXA270处理器的Liod嵌入式开发平台。Liod开发平台得名手亿道电子的理念“Leading is our du-ty”，是一套功能强大的嵌入式开发平台，主频高达520 MHz，支持Intel Wireless MMX及Step Speed技术，超低功耗，超高性价比。核心板(XSBase270-Core)+底板设计(XSBase270-DVK-Ⅱ)，扩展更灵活，应用更丰富。同时具有完善的功能接口，具有完善的Win CE／Linux双操作系统支持。本系统主要用到LCD、触摸屏、全功能串口等。

2 系统硬件设计

移动天文观测系统以Liod板为主控板，在此基础上扩展了相关电路，制成一块附属板，整体硬件框图如图1所示。

在本系统中，XScale与附属板通过串口相互通信，附属板与GPS模块、指南针模块的通信也使用串口，因此需要对附属板上的单片机串口进行复用，以实现所需功能。

使用CD4053模拟开关来实现串口复用功能，通过单片机的控制引脚切换不同的串口信号来源。

GPS采用了Ho1ux GR-85接收模块，具有快速追踪定位12颗卫星的能力，数据更新速率为1 Hz。GPS模块用来得到当地经纬度及准确时间的信息。

数字指南针采用了周立功ZNJV2模块，磁场测量范围为50 A／m，机首方向显示分辨率为2°，机首方向精度为3°，补偿后精度可达到0．5°，数字指南针模块用于安放望远镜时准确指向。

温度传感器采用DALLAS的DS18B20芯片，其分辨率为0．062 5℃，精度为0．5℃。温度传感器测量大气温度，用于计算大气折射率。

动力机构采用廉价云台机构，其内部为匀速交流同步电机，通过控制电机转动时间长短控制其所转角度。

3 天体视位置计算算法