CN1181458C - 天体定位仪 - Google Patents

Abstract

本发明的手持式电子天体定位仪有助于识别天体或指导用户观测预期天体。该仪器对于定位或识别任何天体是有用的，这些天体包括恒星、星座、行星、彗星、小行星、人造卫星、远空物体或其它空中物体。该仪器利用用于三轴磁场和三轴重力场检测的传感器。该仪器还使用一处理器和电子数据库来完成所需的计算。通过访问Internet可更新该仪器的数据库，所述更新可通过Internet购买到。

Description

天体定位仪

技术领域

本发明涉及天文学，具体地说是涉及一种能够定位和识别天体的电子仪器。

背景技术

人们总是迷恋于天空。业已被列举的是探索宇宙和生命的来源。恒星和星座是地球上几乎每一种文化中寓言、神话和故事的基础。恒星被某些人用来指示人们的未来。水手和其他旅行者依靠某些恒星和星座来指示位置和方向。而且，还有众多的专业人员和业余爱好者对恒星感兴趣。

专业人员和业余爱好者都用天体识别装置来定位恒星、星座、行星、彗星、小行星、人造卫星、远空物体或其它空中物体，这些物体应该统称为天体。一些现存的天体识别装置是利用组合机电或预制图或表格来发挥作用。

授予Moliard的专利US 3,863,365公开了一种利用平螺旋盘的方法，该盘包括含有星座和恒星的天体半球的图象显示。用户必须将盘转到现行时间和日期，然后使其对准适当的罗盘航向。用户通过将天空与天体半球图象显示进行比较而尝试天体的识别。该方法定位天体是相当困难的，因为天空和天体半球的图象显示是两种不同的标度。另外，该盘包括天体半球的平面透视图，从而很难判断在多少赤纬定位预期天体。而且，天空所包含的天体比图象显示图可能包含的天体多得多，从而很难判定图象显示图上的哪一个恒星图对应于天空的一个特定区域。

授予Lee的专利US 5,704,653公开了一种合并有电子罗盘的天体半球图象显示。该电子罗盘可识别Lee装置操作者所面对的是天空的哪一个区域。该罗盘还有助于指出天体的近似方位角。然而，测定适当的赤纬以及将一系列的天体图人为转换成人们所观察到的天空的某一特定区域的工作都还是操作者独立完成的。这就将定位天体的大部分工作留给了操作者。

授予Mayer的专利US 4,938,697包括一种稍稍笨拙和复杂的、不用天体图而直接观测天空的一个区域的机械方法。该方法需要花费许多工作来掌握仪器，以便获得成功，此外，它只能定位一个星群或星座。

授予Atamian的专利US 4,970,793包括一种定位多个恒星和星座的方法，然而该方法需要人工校准球体，使之与天空对准，以便正确工作。该方法也存在以上提到的与US 3,863,365相同的标度不同的问题，这使得观测天体时更含糊。

因此，需要一种对用户更便利的仪器来定位天体。

发明内容

本发明业已研究出一种改进的天体定位仪。按照本发明的一方面，该仪器允许用户将仪器瞄准天体并且该仪器告知用户天体的识别结果。按照本发明的另一方面，用户可指导仪器发现预期的天体。这一切都可通过观察孔来做到，并且仪器自动检测用户的地理位置、时间以及观察孔方向的方位角和天底，其结果是可简便地使用天体定位仪。本发明的其它实施例包括以上几方面特性的组合。本发明的这些方面特性消除了已有技术的有关标度和转换天体图的缺陷。而且，按照本发明的一个方面，该仪器可手提或者安装到计算装置上，以使该仪器便于携带。

按照本发明的一个方面，一种用于在一时间和日期从一个方位进行观察的天体定位(COL)仪，包括一个观察装置、一个处理器、一个三轴磁场传感器、一个三轴重力场传感器、一个定位装置、一个时间装置和一个数据库。所述观察装置有助于COL仪的用户沿由方位角和天底角限定的观察轴进行观察。所述三轴磁场传感器向处理器提供代表方位角的方位数据。所述三轴重力场传感器向处理器提供代表天底角的天底数据。所述定位装置向处理器提供表示位置的定位数据。所述时间装置向处理器提供表示时间和日期的时间和日期数据。所述数据库用于通过处理器存取并提供数据，以使处理器根据方位数据、天底数据、定位数据以及时间和日期数据测定对应于观察轴的赤经和赤纬的天体坐标。

按照本发明的另一方面，观察装置包括能够使用户通过仪器沿观察轴进行观察的观察通道。

按照本发明的另一方面，有一方向指示器用于报告方向，以便改变角向观察轴，其中方向指示器还由处理器控制并且包括视觉指示器、听觉指示器或触觉指示器。

按照本发明的又一方面，方向指示器由处理器控制，并且包括一个能照明的视觉显示器，该视觉显示器在用户通过观察通道进行观测时供用户观看，并且可照亮至少一部分视觉显示器，以便用户根据所照亮的视觉显示器改变观察轴。该视觉显示器可环绕地排列有一系列能照明的箭头，其中处理器和箭头相匹配，从而处理器指导至少一部分箭头发光。

按照本发明的一个方面，还显现一条十字线并且在用户通过观察通道进行观测时用户可以看到。

按照本发明的一个方面，观察装置包括一个用于显示沿观察轴观测到的图象的显示屏。而且，有一方向指示器用于报告方向，以便改变角向观察轴，其中方向指示器还由处理器控制并且包括视觉指示器、听觉指示器或触觉指示器。

按照本发明的一个方面，该仪器包括一个外壳并且其中的观察装置包括一贯穿外壳的观察通道，从而使用户沿观察轴通过观察通道进行观测。按照本发明的另一方面，处理器与外壳分隔开。按照本发明的又一方面，用户在通过观察通道进行观测时可手持该外壳。

按照本发明的另一方面，COL仪包括用于报告方向以便改变观察轴的角度取向的方向指示器，其中方向指示器还由处理器控制并且包括视觉指示器、听觉指示器或触觉指示器。该COL仪还可包括用于使用户向处理器输入天体的识别结果或天体坐标的用户接口。另外，处理器和数据库相吻合，从而处理器可通过方向指示器指导用户改变观察轴的角度取向，以便观察轴与天体或天体坐标对准，其中数据库包括将天体的识别结果与天体的天体坐标结合的数据。

按照本发明的又一方面，处理器通过方向指示器向用户报告观察轴与天体或天体坐标对准。另外，用户接口用于使用户输入包括多个天体坐标的天体识别结果。在这种情况中，处理器与数据库相吻合，从而处理器通过方向指示器指导用户改变观察轴的角度取向，以便观察轴与天体的多个天体坐标依序对准，借此用户获得天体漫游。按照本发明的又一方面，用户接口用于使用户向处理器输入一个信号，以便通过方向指示器指导用户将观察轴的角度取向从当前的天体坐标改变到下一个多重天体坐标处。

按照本发明的另一方面，有一用户接口用于供用户向处理器输入信号，以便识别与观察轴对准的天体或天体坐标，其中数据库用于使处理器为了获取与天体或天体坐标有关的数据而访问数据库。用户接口还用于向用户报告天体或天体坐标。按照本发明的又一方面，用户接口还用于供用户通过启动手控开关或者通过听觉指令向处理器输入信号，并且还用于使处理器通过视觉显示器或扬声器向用户报告天体或天体坐标。

按照本发明的另一方面，数据库由编辑数据库的用户通过仪器的用户接口、插入式模块或信息传输系统来改变，而用户接口、插入式模块或信息传输系统又都用于与处理器保持功能通讯联系。

按照本发明的一个方面，定位装置包括供用户向处理器输入定位信息的用户接口，其中数据库基于所输入的定位信息向处理器提供定位数据。

按照本发明的一个方面，时间装置包括用于向处理器提供时间和日期数据的计时装置。

按照本发明的一个方面，定位装置和时间装置包括用于向处理器提供定位数据和时间及日期数据的全球定位装置。

按照本发明的一个方面，有一用于报告观察轴仰角的输出装置，其中该仰角等于天底角减去90°。

按照本发明的一个方面，有一用于报告作为方位角和天底角函数的罗盘航向的输出装置。

按照本发明的一个方面，有一处理器可读的检索指令和/或数据库中的检索数据，以便处理器检索惯性、地球拉伸、磁差、视差、章动或这些量的组合。

按照本发明的一个方面，有一与处理器连接的温度传感器并且该温度传感器使处理器能够进行磁和重力传感器的温度误差补偿。

按照本发明的一个方面，数据库包括在测位上可裸眼观测到天体时所表示的附加数据，该仪器还包括与处理器功能上相连的告知装置，并且处理器可通过告知装置报告在测位上可裸眼观察到天体时所表示的附加数据。

按照本发明的一个方面，有一用于在一时间和日期在一位置上使用的天体定位装置，其包括：

a.一个包括一观察通道的外壳，用于供用户通过观察通道并沿观察轴观测天空中与观察轴对准的位置，其中当用户通过观察通道进行观测时该外壳可由用户手持；

b.一个处理器；

c.一个用于向处理器提供表示观察轴方位角的方位数据的三轴磁场传感器；

d.一个用于向处理器提供表示观察轴天底角的天底数据的三轴重力场传感器；

e.一个用于向处理器输入表示天体定位装置位置的定位数据的定位数据输入装置；

f.一个用于向处理器输入表示仪器使用时的时间和日期的时间和日期数据的时间日期输入装置；

g.一个用于向处理器输入用户数据并向用户报告信息的用户接口；

h.一个方向指示器，用于使处理器通过方向指示器向用户报告方向，以便改变观察轴的角向；

i.一个由处理器访问的数据库，以便处理器基于方位数据、天底角、定位数据、时间和日期数据，用户数据、以及所述数据库向用户告知一个事实，该事实选自由下列各项组成的组：

i)与观察轴对准的天体的识别结果，其通过用户接口向用户报告；

ii)与观察轴对准的天体坐标，其通过用户接口向用户报告；以及

iii)方向，其通过方向指示器向用户报告。

按照本发明的另一方面，处理器与外壳分隔开。

按照本发明的另一方面，方向指示器包括环绕安排的一系列能够照明的箭头(arrow)，这些箭头与处理器保持功能通讯联系，而且这些箭头适于使通过观察通道进行观测的用户可以观看到被照亮的箭头，并且方向指示器与处理器至少使一部分箭头发亮，以便用户根据被照亮的这部分箭头改变观察轴的角向。

按照本发明的另一方面，编辑数据库的用户可通过用户接口、与处理器保持功能通讯联系的插入式模块或者与处理器保持功能通讯联系的信息传输系统来改变数据库。

按照本发明的一个方面，有一用于观测天体的方法，包括如下步骤：

a.向用户提供一种用于沿观察轴观测天体的仪器；

b.通过用于测定方位角的三轴磁场传感器识别观察轴的方位角；

c.通过用于测定天底角的三轴重力场传感器识别观察轴的天底角；以及

d.基于方位角、天底角、仪器的位置以及现行时间和日期测定赤经和赤纬的坐标。

按照本发明的另一方面，所提供的步骤还包括将仪器、三轴磁场传感器和三轴重力场传感器握在用户手中的步骤。按照本发明的又一方面，三轴磁场传感器和三轴重力场传感器与仪器是一体的。

按照本发明的另一方面，有一步骤是指导处理器接收表示方位角、天底角、仪器位置和现行时间与日期的数据、查阅数据库并通过告知装置报告天体坐标。

按照本发明的另一方面，有一步骤是向处理器输入预期天体的识别结果，其中还指导处理器完成测定天体坐标的步骤。而且，有一步骤用于指导处理器通过方向指示器向用户报告可理解的指令，这些指令涉及如何改变观察轴的角向直到预期天体与观察轴对准为止。按照本发明的又一方面，有一步骤用于重复指导处理器进行报告步骤，以便指导用户游览部分预期天体。

按照本发明的另一方面，有一步骤是向处理器输入预期的天体坐标，其中还指导处理器完成测定天体坐标的步骤。还有一步骤用于指导处理器通过方向指示器报告一些指令，这些指令涉及如何改变观察轴的角向直到预期的天体坐标与观察轴对准为止。

按照本发明的一个方面，观测天体的方法包括提供此公开文本所描述的本发明实施例的步骤和用与天体有关的附加数据更新数据库的步骤，从而仪器的用户可指导处理器通过方向指示器来报告改变观察轴角向的指令，以便观察轴与天体对准。按照本发明的另一方面，更新步骤包括使包含附加数据的插入式模块与仪器功能相连的步骤或者通过信息传输系统将附加数据下载到数据库的步骤。该下载步骤可包括访问Internet以便检索附加数据的步骤。另外，访问步骤包括购买附加数据的步骤。

通过参考附图和以下的描述，本发明的其它目的和优点将变得显而易见。

附图简要说明

图1是用户利用按照本发明的一个实施例的仪器识别天体的示意性透视图。

图2是图1所示仪器的详细透视图。

图3是在观测天体时通过图1所示的仪器所看到的视图。

图4是图1所示仪器部件的示意性表示图。

图5是采用了个人数字助理的本发明的一个实施例的示意图。

优选实施例的描述

现在参考附图，其中所有附图中相同的参考数字表示相同的部件，具体到图1中，用户12正使用天体定位仪(COL仪)10来定位天体14。按照本发明的图示及优选实施例的COL仪10通常具有适于手持的圆柱形外壳。本发明的其它实施例可以具有其它形状的外壳，并且可以是手持的，也可以不是手持的。

COL仪10的外壳16具有靠近用户12的可把持第一观察孔18和靠近天体14的第二观察孔20。在使用期间，观察孔18和20在用户12与天体14之间对准，并且COL仪10适于供用户沿观察轴34通过COL仪观测天体。

本发明的其它实施例可以具有一个光传感器，以便观测天体14并将图象从光传感器传输到视屏上，从而用户可在屏幕上观看到图象(未示出)。在本发明的其它实施例中，可将COL仪10安装到一个支撑物或支架上并借助机械、电子、气压或一些其它适当的方式而不是直接采用手工操纵来定位(未示出)。用户可通过开关、综合计算装置或二者的组合来指导COL仪10的定位。本发明的再一些实施例可具有安装到支撑物或支架上的COL仪10并通过直接手工操纵来定位，借此使仪器更稳定(未示出)。

现在参考图2，COL仪10包括外壳16、观察孔18和20、数据输入/输出接口(IOI)30和观察按钮或开关32。如图所示，观察轴34通过圆柱形外壳16轴向延伸。IOI30由用于显示数据的显示屏36组成，诸如呈现为菜单和结果的形式，以下还要解释这一点。IOI30还包括多个用于输入数据和指令的按钮或开关38，诸如通过显示屏36上的菜单进行移动并输入询问。当用户通过COL仪进行观察时，观察开关32可通过用户的拇指或手指就位并容易地被启动。

现在参考图3，如图所示，当天体14与仪器10的观察轴34对准时，COL仪10显示出用户所看到的观察图。用户12通过穿过COL仪10延伸的观察通道46观测物体14。在这个图示的实施例中观察通道46由外壳16的内表面48限定。另外，观察通道46还以观察孔18和20为界。

如图所示，从外壳16的左边延伸出的是IOI30，而从外壳的底部延伸出的是开关32。本发明的其它实施例可具有其它结构的IOI30和开关32。

现在参考COL仪10的观察孔40，一系列环形排列的照明箭头42位于外壳16的内表面48附近。在使用中箭头42按需被照亮，以便指导COL仪的定位。如图所示，具有八个箭头，但是本发明的其它实施例可具有或多或少的箭头。照明箭头42的尺寸、形状和数目对于所执行的功能而言不是主要的。主要的是，对于COL仪10应具有一种方式来告知用户12观察轴所需进行的改变，以便仪器与天空中某一特定位置对准，因此箭头42可作为方向指示器。这些方向指示器的颜色和形状还可具有许多不同的改变。本发明的其它实施例可具有其它适宜的方式(例如照明点或边缘)来以直观的方式告知用户如何指导COL仪。箭头42的发光可利用任何适当的方式例如LED或光纤而实现。在本发明的一个优选实施例中，这些箭头不是一个重叠的图象。

在操作箭头42或其它适宜的方向指示器方面，本发明的实施例可具有许多变型。在本发明的实施例中，箭头42依据用户12的远近以不同的速率、可变的颜色或强度闪烁，以便对观察轴34进行角度改变。例如，如果用户12距离预期观察轴的位置非常近，则该箭头或多个箭头42就快速地闪烁，如果用户离得非常远，该箭头或多个箭头42就缓慢地闪烁。本发明的其它实施例还可利用触觉(例如振动)或听觉装置来告知方向。

在本发明的另一实施例中，一旦观察轴34与预期天体14对准，箭头42就全部发亮或闪烁。当COL仪获得预期的角度位置时，本发明的再一些实施例可具有以直观、触觉或听觉的方式告知的装置，例如发出喇叭声或合成音。

十字线44位于观察孔40的中心。十字线44有助于使COL仪对准天体14的中心。本发明的其它实施例可具有其它十字线或交叉设计，或者不具有任何对准天体14的装置。在本发明的再一些实施例中，十字线44既可通过更强地发光、停止发光，也可通过闪烁来告知所获得的预期角度位置。

现在参考图4，引入COL仪10的是许多其它部件，以便如示意性表示50所示那样来操作仪器。在所示出的实施例中，处理器52使三轴磁场传感器54、三轴重力场传感器56、计时装置58、输入装置60、天体数据库62、照明箭头64和显示器66这些部件集成为一体，这些部件在图4的左上角开始以逆时针的方式排列。在本发明的一个优选实施例中，这些部件并入COL仪10的外壳16。

现在参考图5，在本发明的其它实施例中，COL仪110包括外壳116之外的一个外围部分，该部分包括一个或多个部件，例如滞留在辅助装置180内的处理器52和/或数据库62，而该辅助装置与剩余部件保持功能通讯联系。适当的辅助装置的例子包括个人数字助理、台式计算机或便携式计算机，然而，本发明的实施例并不局限于这些例子。因此，在本发明的实施例中，处理器与外壳是分隔开的。本发明的其它实施例将计时器58、输入装置60和/或显示器66并入辅助装置180内。本发明的又一些实施例具有多个辅助装置。应该理解，后面的权利要求书中的词汇“辅助装置”被解释为包括一个或多个辅助装置。

在本发明的另一实施例中，COL仪10的结构中无需有IOI130或开关132，并且数据的输入和输出可由辅助装置180来完成。在本发明的另一实施例中，数据库62可通过信息传输系统例如网络系统与另一数据库的接线保持通讯联系，或者通过Internet保持联系。例如，外壳16和辅助装置180中的部件可通过能够进行数据传输的物理管184(例如电子或光学信号传输媒介)或者通过无需物理管的程序(例如利用红外或RE技术的程序)保持通讯联系。

再回过头来参考图4，输入装置60供用户将数据输入到处理器52中。在图1所示的本发明的实施例中，输入装置60对应于IOI开关38和开关32。本发明的其它实施例可具有任何适当类型的数据输入装置例如听觉装置，或者数据输入装置可并入辅助装置180内。

处理器52与天体数据库62保持通讯联系，以便从中检索有关天体的信息。本发明实施例的数据库中的信息可以不同，但是本领域的技术人员却可以理解数据库中这些信息的变型。数据库62可包括为了任何其它适宜目的的检索数据，例如用纬度和经度坐标来联接地理位置。

处理器52分析来自传感器54和56、计时器58、输入装置60的输入信息、与数据库62联络(如果需要的话)并通过箭头64和显示器66输出信息，其对应于图1所示实施例的IOI显示器36。

处理器52检索来自磁场传感器54和重力场传感器56的信息，以便计算COL仪10所指的方向或矢量。矢量是与方位角和天底角相关的三维矢量。方位角是磁北与仪器所指方向之间的角度。天底角是垂直于地球的直线与仪器所指方向之间的角度。利用磁场传感器54测量方位角矢量，利用重力场传感器56测量天底角。处理器52利用本领域的普通技术人员公知的方式来处理来自传感器的信息。

要求利用三轴重力场传感器56来测定天底角的位置。天底角是两个特定矢量之间的三维角度。第一矢量在观察轴34所指的方向上。第二矢量朝着地球的重心垂直指向地面。在本发明的一个优选实施例中，三轴重力场传感器将利用三个单个加速度计的最小值来测定三轴重力场矢量，尽管本发明的其它实施例可利用非加速度计装置。在1克地球重力的情形中，所用的加速度计必须能够感觉静态力。这些类型的加速度计是容易购得的、可提供充分精度的装置，以便完成该功能。在本发明的一个实施例中，这三个单个加速度计互相垂直定向，在X、Y和Z平面上彼此呈90度角。通过一般的几何计算方法，使来自这三个加速度计的各个读数组合，从而产生天底角。

与所公开的使用一或两个加速度计的Norton截然不同，在三轴重力场传感器56中不用至少三个加速度计，会在COL仪10的准确度方面产生较大的误差。这些误差取决于用户12手持COL仪10的角度和他们如何定向仪器的“辊”轴。在只利用地球的磁场的装置中，利用地球的重力场来感觉定向，避免这些误差的唯一方式是利用三轴传感器来测定磁场和重力场。这些误差不能被忽视掉，因为它们比使COL仪10无效的一个观察场要大。

一旦测定了COL仪10的方向矢量，处理器52就利用COL仪10的经度、纬度、当地时间和日期数据将仪器的方向矢量转换成天体坐标。在本发明的一个实施例中，经度和纬度数据可由用户通过输入装置60人工输入。经度及纬度可以是坐标的形式，但是也可以由进入另一地理指示标记的用户12间接输入到COL仪10内，该地理指示标记例如是城镇、国家、邮政编码、州、联邦或国家区域，其中数据库62或另一数据库包含该信息，以便有助于测定仪器10的经度和纬度。也可人工输入当地的时间和日期，但是在本发明的一个优选实施例中，计时装置58将该信息输入到处理器52中。

在本发明的另一实施例中，COL仪10包括全球定位系统接收器(未示出)或用于将经度、纬度、时间和日期信息或其部分信息自动输入到处理器52中的任何其它合适的装置。

处理器处理从传感器54和56接收到的方向矢量信息、来自计时装置58的时间和日期信息以及通过输入装置60输入的用户的信息。处理器52利用该信息对数据库进行检索，以便测定观察轴34所指的赤经和赤纬的天体坐标。正如下面所讨论的，在这一点上，本发明的实施例具有一个或多个功能要完成。

天体的识别

现在参考所有附图，用户12将COL仪10指向需要识别的天体14。更具体地说，用户将观察部40的中心与天体14对准，以便使观察轴34与天体14对准。用户启动开关32，以便输入天体已经被定位的信息。然后处理器52接收来自传感器54和56的数据、时间和定位数据，查阅数据库并在显示器36上显示有关天体14的信息。

天体的定位

COL仪10支持的另一通用的操作方式是帮助用户定位天空中的天体14。例如，如果用户想知道土星目前的位置在哪，他们就要使用“定位”方式。为了定位预期的天体，操作者通过IOI30从可购得的物体名单中选择土星。然后用户通过COL仪10进行观察。处理器52通过箭头42的照明来指导用户改变COL仪的取向。例如，如果观察轴34需要更垂直并向左定向，则观察部40的左上象限中的箭头42就发亮。一旦预期的天体土星与观察轴34对准，所有的箭头42将不亮，而可以闪烁地或者利用另一合适的装置来告知用户12对准已经发生了。

在本发明的一个实施例中，COL仪10可为用户跟踪黄道。黄道的一个例子是地球的轨迹平面，因为在围绕太阳的转动中它形成了一个穿过天空的虚弧。利用发亮的箭头42作为向导可跟踪这个虚弧。本发明的其它实施例可跟踪其它天体例如彗星和卫星的路径。

星座的漫游和天空漫游

由于许多星座占据了天空的较大面积并包括多个恒星，因此COL仪10的一个实施例进行了一次星座漫游。在本发明的一个实施例中，通过IOI30选择和输入星座。COL仪10通过箭头42指导用户12将观察轴34与星座中最亮的恒星对准。一旦获得对准并被COL仪10指示出，用户就启动开关32，而且COL仪指导用户到星座中下一个最亮的恒星。该过程持续着，一直到星座中的恒星以从与目前天体相关的目前天体坐标到与下一个天体相关的下一个天体坐标的系列方式全部与观察轴34对准为止。类似地，天体的空中漫游也包括在本发明的一个实施例中，例如黄道十二宫星群的空中漫游。

其它操作方式

本发明的实施例可具有几种其它的COL仪10上的仪表可行的操作方式。COL仪10可用作数字罗盘并显示罗盘航向。在本发明的一个实施例中，COL仪10利用方位和天底数据来检索COL仪没有平行于地面持拿时的情形。

COL仪10可用作仰角仪并显示仰角。COL仪10可显示其所指的天体坐标。这个最后的操作方式对于天文学家是有用的，该天文学家具有已经不在仪器数据库中的物体的天体坐标(来自表或列表)。COL仪10可以包括当地、UT或GMT时间的不同时间标准来显示日期和时间。

在本发明的其它实施例中，COL仪10可完成一系列检索，以改进仪器的准确度。这些包括但不局限于：惯性(地球轴向摆动)、地球拉伸(地球不完全是环形的)、磁差(正北极与磁北极之间的差)、视差(由于地球轨迹产生的天体坐标的误差)以及章动(地球在惯性圈内轴向“点头”)。本发明的实施例可包括用于磁和重力传感器排列的温度误差检索的温度传感器。在本发明的一些实施例中处理器可检索操作者的手不稳定的发抖所造成的误差。

该仪器的一个实施例用关于天体和目前的磁极位置的新信息来更新数据库62。这对于跟踪轨迹部件根据任务需求来改变的人造卫星例如Mir空间站、International空间站和Hubble空间站尤其是有用的。当单位在场中之后这对于新近发射的人造卫星例如航天飞机也是有用的。这对于新近发现的天体例如彗星和小行星也是有用的。可利用如下方式来完成将有关这些天体的信息加到数据库中的操作：利用用户入口、通过膨胀式芯片或另一形式的插入式模块、或以电子形式例如通过在电话线上直接连接而从另一计算机中下载、或者通过其它形式的信息传输系统例如网络或Internet。例如，在仪器被置于场中之后调制解调器孔使仪器插入电话系统、叫号并下载数据库和磁北极位置的联机信息。

在本发明的其它实施例中，COL仪10在数据库62和另一数据库(未示出)中还伴随有天文学辅导，这可通过插入式模块在电话线上直接从另一计算机中下载或通过另一类型的信息传输系统例如网络或Internet。以类似的方式，可下载的星座漫游和天空漫游对于本发明的一些实施例也是有价值的。

在本发明的另一实施例中，COL仪10包括本领域的普通技术人员公知的计算，以便使操作者注意用另一裸眼观察人造卫星的机会。例如用户选择国际空间站，然后COL仪10告诉他们下一次可用裸眼观察到国际空间站的时间。

在本发明的另一实施例中，COL仪10可包括将发光的十字线和方向指示器叠加在图象面积上的反射式看片器，可使用户12将仪器从眼睛上拿开。这还可防止用户通过太远处平行于观察轴34的观察通道46进行观测。

COL仪10并不限于手持型大小，其可具有许多可行的手持型尺寸。另外，COL仪10可以较大或较小的规模来发挥作用，因此本发明实施例的范围并不局限于手持型尺寸。

在本发明的交替实施例中，COL仪10可具有其它输入/输出装置、其它开关、其它位置及其许多变型，例如在数目、设置、尺寸和类型上的改变，包括选择外壳16上没有输入/输出装置或开关。

在本发明的另一实施例中，以这样一种方式将取景器或反射式取景器安置在外壳16的外部，即，用户12还可看见平行的观察轴。

虽然上述描述包括许多特例，但是这些不应被解释为对本发明仪器的保护范围的限制，而只能作为其优选实施例的一个例证。许多其它变型也是可行的。

Claims (31)

1、一种用于在一时间和日期从一位置上进行观察的仪器，包括：

a.沿由方位角和天底角限定的观察轴进行观测的观察装置；

b.一处理器；

c.一个用于将表示方位角的方位数据提供给处理器的三轴磁场传感器；

d.一个用于将表示天底角的天底数据提供给处理器的三轴重力场传感器；

e.用于将表示位置的定位数据提供给处理器的定位装置；

f.用于将表示时间和日期的时间和日期数据提供给处理器的时间装置；以及

g.一个由处理器访问的数据库，该数据库提供数据以使处理器根据方位数据、天底数据、定位数据和时间及日期数据来测定对应于观察轴的赤经和赤纬的天体坐标。

2、根据权利要求1所述的仪器，其中观察装置包括用于使用户沿观察轴通过所述仪器进行观测的观察通道。

3、根据权利要求2所述的仪器，还包括用于告知方向以改变观察轴的角向的方向指示器，其中所述方向指示器还由处理器控制并包括视觉指示器、听觉指示器或触觉指示器。

4、根据权利要求2所述的仪器，还包括用于告知方向以改变观察轴的角向的方向指示器，其中所述方向指示器：

a.由处理器控制；

b.包括一个能照明的视觉显示器，该视觉显示器在用户通过观察通道进行观测时供用户观看；以及

c.用于照亮至少一部分视觉显示器，以便用户根据所照亮的视觉显示器改变观察轴。

5、根据权利要求4所述的仪器，其中所述视觉显示器可环绕地安排一系列能照明的箭头，其中所述处理器和箭头相吻合，从而处理器指导至少一部分箭头发光。

6、根据权利要求4所述的仪器，其中还包括一个在用户通过观察通道进行观测时用户可看到的十字线。

7、根据权利要求1所述的仪器，其中所述观察装置包括一个用于显示沿观察轴观测到的图象的显示屏。

8、根据权利要求7所述的仪器，其中还包括一个用于报告方向以便改变观察轴的角向的方向指示器，其中所述方向指示器还由处理器控制并且包括视觉指示器、听觉指示器或触觉指示器。

9、根据权利要求1所述的仪器，其中所述仪器包括一个外壳并且其中的观察装置包括一贯穿外壳的观察通道，从而使用户沿观察轴通过观察通道进行观测。

10、根据权利要求9所述的仪器，其中所述处理器与所述外壳分隔开。

11、根据权利要求9所述的仪器，其中用户在通过观察通道进行观测时可手持该外壳。

12、根据权利要求1所述的仪器，其特征在于还包括一个用于报告方向以便改变观察轴的角度取向的方向指示器，其中所述方向指示器还由处理器控制并且包括视觉指示器、听觉指示器或触觉指示器。

13、根据权利要求12所述的仪器，还包括：

a.一个适用于用户向处理器输入天体的识别结果或天体坐标的用户接口；以及，

b.其中处理器和数据库相吻合，从而处理器可通过方向指示器指导用户改变观察轴的角度取向，以便使观察轴与天体或天体坐标对准，其中数据库包括将天体的识别结果与天体的天体坐标结合的数据。

14、根据权利要求13所述的仪器，其中处理器通过方向指示器向用户报告观察轴与天体或天体坐标对准。

15、根据权利要求13所述的仪器，

a.其中用户接口用于使用户输入包括多个天体坐标的天体识别结果；以及

b.其中处理器与数据库相吻合，从而处理器通过方向指示器指导用户改变观察轴的角度取向，以便观察轴依序与天体的多个天体坐标对准。

16、根据权利要求15所述的仪器，其中用户接口用于使用户向处理器输入一个信号，以便通过方向指示器指导用户将观察轴的角度取向从目前的天体坐标改变到下一个多重天体坐标处。

17、根据权利要求1所述的仪器，还包括：

a.一个用于供用户向处理器输入信号，以便识别与观察轴对准的天体或天体坐标的用户接口，其中数据库用于使处理器为了获取有关天体或天体坐标的数据而访问数据库；以及

b.用户接口还用于向用户报告天体或天体坐标。

18、根据权利要求17所述的仪器，其中用户接口用于：

a.使用户通过启动手控开关或者通过听觉指令向处理器输入信号以及

b.使处理器通过视觉显示器或扬声器向用户报告天体或天体坐标。

19、根据权利要求1所述的仪器，其中数据库由一用于改变数据库的装置改变，其中该用于改变数据库的装置选自由下面各项组成的组：

a.与处理器保持功能通讯联系的经仪器的用户接口编辑数据库的用户；

b.用于与处理器保持功能通讯联系的插入式模块；以及

c.用于与处理器保持功能通讯联系的信息传输系统。

20、根据权利要求1所述的仪器，其中定位装置包括一个使用户向处理器输入定位信息的用户接口，其中数据库基于所输入的定位信息向处理器提供定位数据。

21、根据权利要求1所述的仪器，其中时间装置包括一个用于向处理器提供时间和日期数据的计时装置。

22、根据权利要求1所述的仪器，其中定位装置和时间装置包括一个用于向处理器提供定位数据和时间及日期数据的全球定位装置。

23、根据权利要求1所述的仪器，还包括一个用于报告观察轴的仰角的输出装置，其中所述仰角等于天底角减去90°。

24、根据权利要求1所述的仪器，还包括一个用于报告作为方位角和天底角函数的罗盘航向的输出装置。

25、根据权利要求1所述的仪器，还包括处理器可读的检索指令和/或数据库中的检索数据，以便处理器检索惯性、地球伸长、磁差、视差、章动或这些量的组合。

26、根据权利要求1所述的仪器，还包括一个与处理器连接并使处理器能够进行磁和重力传感器的温度误差补偿的温度传感器。

27、根据权利要求1所述的仪器，其中：

a.数据库包括可以在测位上裸眼观察到天体时所表示的附加数据；

b.所述仪器还包括与处理器功能上相连的告知装置；以及

c.所述处理器可通过告知装置报告在测位上的用户观察到天体时所表示的附加数据。

28、一种用于在一时间和日期在一位置上使用的天体定位仪，包括：

a.一个包括一观察通道的外壳，用于使用户通过观察通道并沿观察轴观测天空中与观察轴对准的位置，其中当用户通过观察通道进行观测时所述外壳可由用户手持；

b.一个处理器；

c.一个用于向处理器提供表示观察轴方位角的方位数据的三轴磁场传感器；

d.一个用于向处理器提供表示观察轴天底角的天底数据的三轴重力场传感器；

e.一个用于向处理器输入表示天体定位装置位置的定位数据的定位数据输入装置；

f.一个用于向处理器输入表示仪器使用时的时间和日期的时间及日期数据的时间日期输入装置；

g.一个用于向处理器输入用户数据并向用户报告信息的用户接口；

h.一个方向指示器，用于使处理器通过方向指示器向用户报告方向，以便改变观察轴的角向；

i.一个由处理器访问的数据库，以便处理器基于方位数据、天底角、定位数据、时间和日期数据、用户数据、以及所述数据库向用户告知一个事实，该事实选自由下列各项组成的组：

i)与观察轴对准的天体的识别结果，其通过用户接口向用户报告；

ii)与观察轴对准的天体坐标，其通过用户接口向用户报告；以及

iii)方向，其通过方向指示器向用户报告，以便用户根据包括天体识别结果或天体坐标的用户数据来改变观察轴。

29、根据权利要求28所述的天体定位仪，其中所述处理器与所述外壳分隔开。

30、根据权利要求28所述的天体定位仪，其中方向指示器包括环绕安排的一系列能够照明的箭头，这些箭头与处理器保持功能通讯联系，而且这些箭头适于使通过观察通道进行观测的用户可观看到被照亮的箭头，并且方向指示器与处理器至少使一部分箭头发亮，以便用户根据被照亮的这部分箭头改变观察轴的角向。

31、根据权利要求28所述的天体定位仪，其中数据库由一用于改变数据库的装置改变，其中该用于改变数据库的装置选自由下面各项组成的组：

a.经用户接口编辑数据库的用户；

b.用于与处理器保持功能通讯联系的插入式模块；以及

c.用于与处理器保持功能通讯联系的信息传输系统。

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