CN200944152Y - 自动跟踪天体目标的经纬仪托架式望远镜系统 - Google Patents

Abstract

一种自动跟踪天体目标的经纬仪托架式望远镜系统，包括安装好的镜筒以随地平俯仰角和地平方位角轴转动，以及连接在相应的地平俯仰角和地平方位角轴上的纬度指示盘。纬度指示盘显示镜筒随相应轴转动的各种纬度值。本方案结构简单、成本低，使用时在知道观测者的地理位置的情况下，利用镜筒随对应轴转动的角度位置的编码信息，通过转动镜筒从第一个角度位置至第二个角度位置的差值在纬度指示盘上显示为观测者当地地理纬度值或对应值，将观测者地理纬度信息输入望远镜，作为校准望远镜自动跟踪观察系统的参数。

Description

自动跟踪天体目标的经纬仪托架式望远镜系统

技术领域

本实用新型涉及光学望远镜领域，特别涉及一种提供自动跟踪天体目标的经纬仪托架式望远镜系统。该系统主要用于观察天体目标，并可实现自动跟踪。

背景技术

望远镜一般是由可调节托架支撑，调整望远镜的方位以观测不同的目标。其中很受欢迎的托架是经纬仪式托架(亦称“alt-az托架”)。图1是一个典型的具有先进技术的望远镜系统11，它包括支撑镜筒12的复合型alt-az托架10。使用者可以调节alt-az托架10使镜筒12在水平AZ轴14(如：双箭头18所指示的任何角度的方向)上转动。同样，使用者也可以只调节alt-az托架10使镜筒12在垂直ALT轴16(如：双箭头20所指示的任何角度的方向)上转动。

alt-az托架在望远镜系统中很受欢迎，因为它能牢固支撑大型镜筒(例如：Dobsonian镜筒)而且成本低。alt-az坐标以Alt和Az表示。Alt显示了从水平面到目标的高度，范围为0°≤Alt≤90°，Alt＝90°时(如垂直)为最高点。Az的范围是0°≤Az＜360°，显示了目标在水平面上投影的位置(方位角)，Az是从北向东测量(例如：北＝0°，东＝90°，南＝180°，西＝270°)。

望远镜采用alt-az托架的一个特性是每一位观测者在地球上的方位都有他本身独一无二的alt-az坐标系统。即，天空中特殊目标的alt-az坐标取决于观测者的方位。所以，望远镜使用者一般不用alt-az坐标来获取天空目标的方位信息。

相反，望远镜使用者一般以赤道坐标系来描述天空中的目标位置。它以地球作为天球的球心和未知半径的概念为依据。赤道坐标系描述天体在天球中的角度位置，与观测者的方位无关。

天体坐标以赤纬度数(DEC)和赤经周日(RA)表示。DEC是天球上的天体在天球坐标系中上的投影，范围是-90°≤DEC≤90°，0°指天体投影在天球赤道(“天球赤道”是指地球的赤道无限延伸到天球上的投影)上，±90°是指天体投影到地球自转轴与天球相交的位置(即“天球极轴”)。RA是以经线定义(即“时圈”)，在天球上与南、北天极轴相交。与地球经线不同，RA时圈在天球坐标系中是固定的，与观测者的位置无关。RA通常以时，分钟和秒表示，范围是0≤RA＜24小时，1小时＝15°。RA＝0时，表示地球上的春分点。RA值从西向东增加，直到在时圈中返回到24小时，和地球上的春分点再次重合。

地球围绕地轴不停的自转。结果是，尽管赤道坐标系可以以独立于观测者方位的方式描述天体目标的位置，但是依然还需要观测者在地球表面的位置信息，以便观测者用目标的赤道坐标来寻找目标，并将其置于望远镜的视野内。此位置信息可能包括能有效说明观测者方位瞬间变化的各种参数，且和天体坐标系统相关。通常，方位信息包括观测者位置的纬度和恒星时间，不过，其他等同数学方程式的方位信息或许也能用于此目的。

观测者位置瞬间变化且与天体坐标系相关的方位信息，或许同样可以用来阐明天球坐标系和观测者方位的当地alt-az地平坐标系之间的转化。这种转化或许可以把天体的坐标从天球坐标系转换成当地的alt-az地平坐标系，因此能确定瞬间纬度和地平方位角角度在各自alt-az托架上如何设定，以便在望远镜的视野内捕获天体目标。

通过望远镜观看天体目标时，目标看起来好像是移动的，天空中的天体移动是因为地球围绕地轴的自转形成的。当然还有其他导致天体看起来在天空中是移动的因素(例如：地球绕着太阳公转和天体目标本身的运动)，但是，通常情况下这些因素在观测过程中的影响是微不足道的。在确定好空中目标后，望远镜的方位也需要和目标保持同步调整，以便让目标始终停留在望远镜的视野内。不停地调整望远镜，以便把目标始终定位在望远镜的视野内，这就是跟踪目标。

望远镜系统曾提出自动跟踪空中目标的建议。Baun et al.在一系列专利和专利文献中揭示了望远镜系统可以有自动跟踪空中目标的alt-az托架，包括：

美国专利号6,304,376；

美国专利号6,392,799；

美国专利公开号US2003/0156324；

美国专利公开号US2004/0047036；

美国专利公开号US2003/0197930。

Baun et al.系统在镜筒首先指向北并同时获得“最初方向输入”时使用初始化程序。Baun et al.的初始化程序或许能通过最初输入地理位置标记或是把望远镜指向一两个额外的空中目标使之更为精确。一旦初始化，命令处理器在应用软件程序的控制下，使用最初的方向输入，并调整望远镜系统的alt-az轴来确定关于天体坐标系的望远镜方位。命令处理器可以调整alt-az轴自动跟踪天体目标。

“最初方向输入”是由Baun et al.提出来的，显示天球坐标系中观测者位置，以及天体目标的天球坐标系向观测者本地的alt-az地平坐标系转化的必要的方位信息。根据Baun et al.的初始化程序，使用者需要输入：(I)观测者的当地日期；(II)观测者的当地时间；(III)观测者输入的时间是否是夏令时；(IV)观测者的国家，地区，城市或最靠近观测者位置的地理纬度和经度。Baun et al.系统保留了城市数据库和地理标记以及它们纬度和经度信息。

初始化程序要求使用者在使用望远镜之前输入大量相关信息。输入如此多的信息让人厌烦而且还需要复杂的输入装置，如数字键或其类似装置。此外，城市数据库和地理标记的存储也使Baun et al.系统的价格更加昂贵。因Baun et al.系统的昂贵特性，望远镜消费者尤其是业余天文学爱好者通常是望尘莫及。而且，使用者也许无法获得一个或更多的所要求的信息，如观测者的当地时间、纬度、时区等，也许就不能使用Baun et al.系统的跟踪功能。Baun et al.透露此初始化程序或许可以通过GPS系统运行，或是从GPS上获得当地时间和观测者位置的经纬度，但是，对望远镜消费者来说GPS系统也相当的昂贵。

其中Baun et al.也揭示了方位方法论：(I)使用者让镜筒指向北，然后按下功能键；(II)使用者水平放置镜筒然后按下功能键；(III)系统根据使用者在上述初始化程序中输入的时间和日期信息，从包括已知天体的数据库中选择天体目标，然后回转望远镜接近选择的天体目标；(IV)使用者把天体目标定位在望远镜的视野内，然后按下功能键。同时Baun et al.还揭示了方位方法论的步骤(III)和(IV)可以重复，以提高方位精确性。为贯彻方位方法论的目的，Baun et al.系统保留了天体目标数据库以及相关的天体坐标。

此方位方法论有众多缺陷，像上述的初始化程序一样，它要求使用者在使用望远镜之前做大量的准备工作，而且使用者还需要输入初始化程序中要求的当地日期和时间。输入这些信息不仅烦琐而且需要复杂(相应地也很昂贵)的输入装置。要求使用者在望远镜的视野内定位一个或多个天体目标只能在夜间进行且要求空中很少有云(如：当天体目标清晰可见时)。此外，尽管Baun et al.系统是从含有知名的天体目标数据库中筛选目标，回转望远镜接近选择的天体目标，但是选择的天体目标并不能精确位于视野中心，而且很可能是其他的天体。使用者使用廉价的望远镜可能很难确定视野中的哪一个才是Baun et al.系统所选择的，因此可能会把错误的天体目标定位在视野中央，因而向系统提供了错误的最初方向输入。此外，天体目标数据库的存储和相应的天体坐标也让Baun et al.系统更为昂贵。

其中Baun et al.也揭示了跟踪程序：(I)使用者通过设定半球控制转换器向系统显示观测者的位置是在北半球还是在南半球；(II)然后使用者让镜筒指向极点(在北半球可能是北极星)，按下一组按钮；(III)使用者把望远镜镜筒水平放置，按下一组按钮；(IV)系统根据极点和地平地平方位角座標的不同判断观测者的大致纬度；(V)当镜筒指向极点时，系统显示赤纬轴为零。Baun et al.提出根据此信息，一旦目标定位在视野中央，系统就可以进行自动跟踪。

此跟踪程序要求使用者把望远镜指向极点，这对不熟悉天体坐标系和不会识别夜间天空中北极星的使用者来说是相当困难的。虽然在北半球北极星靠近北极点也许还可以作为极点的近似点，但是在南半球观测临近南极点的天体目标并不是件容易的事。此外，还要求使用者只能在夜间把望远镜指向北极星，而且要求天空中很少有云(如：当北极星清晰可见时)。

除了上述的缺陷以外，Baun et al.系统的成本很昂贵，因为它要求使用昂贵的控制器，昂贵的内存零件、地理控制软件和昂贵的使用者界面，此界面包含他们自己的通讯硬件和软件。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低，且使用方便的自动跟踪天体目标的经纬仪托架式望远镜系统，以克服上述不足。

为达到上述目的，本实用新型望远镜系统采用的技术方案是：一种自动跟踪天体目标的经纬仪托架式望远镜系统，包括：

望远镜光学镜筒，该镜筒主要用于观察天体目标；

支撑镜筒的托架，该托架具有一个基座以及ALT和AZ转动关节机构，基座上有一基座平面；镜筒通过ALT和AZ转动关节机构由马达驱动围绕ALT轴和AZ轴转动，其中，ALT轴平行于基座平面，AZ轴垂直于基座平面；在托架上还装有分别与ALT轴和AZ轴相对应的编码器，用于检测镜筒围绕ALT轴和AZ轴转动的角度位置信息；

纬度指示盘，该纬度指示盘与ALT和AZ转动关节机构中的ALT转动关节或AZ转动关节相连，当与纬度指示盘相连的转动关节转动时，纬度指示盘显示的角度读数将随着该关节的转动而同步变化。

控制器，该控制器作为望远镜系统的控制中心，一方面输出驱动信号至马达，通过ALT和AZ转动关节机构带动镜筒围绕ALT轴和AZ轴转动，另一方面与ALT轴和AZ轴编码器相连，以便从编码器获得对应转轴的角度位置信息，当ALT轴或AZ轴从第一个角度位置转至第二个角度位置的差值在纬度指示盘上显示为观测者当地地理纬度值或对应值时，控制器接收该差值信号，作为系统内部纬度代表值的依据，用于校准望远镜自动跟踪观察系统。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，在望远镜系统方案中，所述纬度指示盘可以是指针式指示盘，也可以是电子式指示盘。所谓指针式指示盘由表示角度位置值的刻度标记和指针组成，其中，一个固定，另一个随ALT轴或AZ轴转动，两者相对转动显示相应轴角度位置信息。所谓电子式指示盘，其显示屏显示角度位置值。

2、上述方案中，指针式指示盘由人工重新校准，当相应轴位于第一角度位置时，指针调整至指向纬度为零的纬度标记。

3、上述方案中，控制器内包含有一个存储器，该存储器存放有以下至少一项数据：代表纬度信息的差值、该差值的缩放值、该差值的偏移值、由该差值所反映的观测点纬度的一种或多种三角函数值。差值可以通过比例因子缩放以获得观测者的实际纬度，或者差值可以通过非线性数学运算关系获得观测者的实际纬度。

4、上述方案在使用中，依据下述方法将代表观测点纬度的信息输入上述望远镜系统的控制器内，供其内部运算使用：

提供一个与上述指定转轴相连的编码器。该编码器可提供望远镜镜筒在该指定转轴上的角度位置信号，上述控制器从该编码器的信号中获取望远镜镜筒在该指定转轴上的第一个角度位置信息，在该角度位置，上述纬度指示器显示第一个角度刻度值；围绕上述指定转轴转动望远镜镜筒到达第二个位置，该第二个位置满足以下条件：在该位置上，上述纬度指示器的角度刻度值与上述第一个纬度刻度值的差值，在数值上对应于观测点的纬度值。在该第二个位置上，上述控制器从上述编码器的信号中获取望远镜镜筒在该指定转轴上的第二个角度位置信息，并且在控制器内部以第二个角度位置信息减去第一个角度位置信息而获得一个差值，该差值反映了观测点的纬度，控制器将该差值作为其内部表示纬度的依据。当第一个角度位置所对应的刻度值为零时，第二个角度位置所对应的刻度值就是观测者的地理纬度所对应的刻度值。

本实用新型的原理是：利用观测者当地地理纬度位置为alt-az经纬仪式望远镜系统提供了校准方法。为了将观测者当地地理纬度值或对应值以简单的方法输入望远镜自动跟踪观察系统，望远镜系统要采用alt-az经纬仪式托架来支撑镜筒，除此而外，还要相对ALT轴或/和AZ轴设置纬度指示盘，纬度指示盘显示望远镜镜筒随相应轴转动所得的各种刻度值。该纬度指示盘可以是地理纬度值来表示，也可以用其它刻度值(如角度)来表示，但其它刻度值和地理纬度值之间可以通过某种数学关系式来转换，使之成为一一对应的关系，只有这样才能利用alt-az经纬仪式托架以及纬度指示盘将观测者当地地理纬度信息简单的输入控制器中。为了便于理解，在后面叙述中，我们假定该纬度指示盘就是用地理纬度值来表示的纬度盘。望远镜系统获取观测者当地地理纬度信息的方法是：显示镜筒随相应轴转动的第一个角度位置，其中当处于第一个角度位置时，纬度指示盘会显示第一个刻度值；调整镜筒并随相应轴转到第二个角度位置，该第二个角度位置是根据观测者地理纬度来确定的，即在第一个角度位置所对应的刻度值上加上观测者地理纬度所对应的刻度值后，就是第二个位置的刻度值。因此这样的操作本身包含了观测者地理纬度取信息，即第二个角度位置减去第一个角度位置所得到的差值就是对应观测者地理纬度值或对应值。由于alt-az经纬仪式托架由ALT轴和AZ轴叠加连接的驱动机构以及对应ALT轴和AZ轴设置的编码器组成，而纬度指示盘又与ALT轴和AZ轴对应设置，控制器与编码器相连以便从编码器上获取角度位置信息，其设置是为了从ALT轴或AZ轴相连的编码器上获取第一个角度位置和第二个角度位置之间的差值。当镜筒随相应轴转动时，将镜筒调整到第一个角度位置，纬度指示盘显示第一个刻度值，编码器向控制器输入第一个角度位置的编码信息；然后将镜筒调整到第二个角度位置，纬度指示盘显示第二个刻度值，编码器向控制器输入第二个角度位置的编码信息。第二个刻度值是在第一个刻度值上加上观测者当地地理纬度值后，就是第二个刻度值。在控制器内对两组编码信息进行数据处理，将第二个角度位置的编码信息减去第一个角度位置的编码信息获得一个差值，此差值表示观测者的当地纬度值，并作为望远镜系统的一个重要参数。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、望远镜系统结构简单、成本低。

2、望远镜系统自动跟踪功能使用方便，特别适合于业余天文爱好者。

附图说明

图1是具有先进性的alt-az托架望远镜系统外观立体图；

图2A是详细体现本实用新型的望远镜外观立体图；

图2B是图2A望远镜上纬度指示盘的立体放大图；

图2C是图2B纬度指示盘的局部放大示意图；

图2D是电子式纬度指示盘的示意图；

图3是图2A望远镜的控制系统示意图；

图4是图2A望远镜的操作键区示意图；

图5是图2B望远镜系统的输出截面示意图；

图6是图2A望远镜系统的校准程序示意图；

图6A是设置纬度指示盘程序示意图，也是组成图6校准程序的一部分；

图6B是设置纬度指示盘程序示意图，也是组成图6校准程序的一部分；

图7A-7C是执行图6A程序的一种方法及把圆形纬度盘调到合适程度的示意图，体现了本实用新型的特性；

图8A-8B是执行图6B程序的一种方法及把圆形纬度盘调到合适程度的示意图，体现了本实用新型的特性；

图9是为图2A望远镜系统提供一种方法的示意图，它包括观测者方位的纬度，同样体现了本实用新型的可选择性；

图10是可以用在图2A望远镜系统上的控制系统示意图；

图11是为图2A望远镜系统提供一种方法的示意图，它包括观测者方位的纬度，同样体现了本实用新型的可选择性。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

以下详细描述本实用新型典型实施情况，其目的是为了人们更好的了解本实用新型内容，但本实用新型在实际运用中或许并未用到这些细节；另一方面，没有显示或详细描述一般性元件以免不必要的掩盖了本实用新型实质性内容。相应地规格说明和图纸都是说明性的，而不是限制性的。

图2A为本实用新型望远镜系统100的立体图。在图2A中，望远镜系统100是一个Dobsonian望远镜系统，镜筒112由alt-az托架110支撑。托架110包括有脚架122或类似支撑物的基座120。在Dobsonian望远镜系统中，如图2A中的望远镜系统100，alt-az托架110一般是直接放在地面上或平台上或类似的水平表面。作为替代，alt-az托架110可以包含其他部件，支撑望远镜系统时远离地面或在其他平面上面，如置于架子上或窗台上。

如图2A所示，托架110包括地平俯仰角轴124和地平方位角轴126，地平俯仰角轴124使镜筒112绕平行地平俯仰角114(如：双箭头116所指的任何一个方向)转动；地平方位角转轴126使镜筒112绕垂直地平方位角轴118(双箭头120所指的任何一个方向)转动。马达128通过连接机构(没有显示)连接在地平俯仰角124上，马达128转动使地平俯仰角轴124和相应镜筒112绕地平俯仰角114一起转动。与此类似，马达130与地平方位角转轴126相连，使地平方位角转轴126和相应镜筒112绕地平方位角轴118一起转动。在有些说明中，马达130，128包括伺服电动机。但是，一般情况下，马达130，128包含任何形式的电子控制马达，例如步进马达，或其他形式的AC或DC马达。马达130，128可以自带传动装置。

图3是望远镜系统100运行的控制系统132的结构示意图。控制系统132包括控制器134。控制器134可能包含大量电子元器件或/和集成电路，例如，控制器134可包含一到两个微处理器，此微处理器也许包括无限制，嵌入式微处理器，专业计算机，大量的数据处理器或类似部件。控制器134的某些功能可能会由运行的硬件或编码控制，这在工艺中很普遍。控制器134也许由内存或外存储器(没有显示)组成。

纬度编码器136连在马达128或地平俯仰角轴124上运行，以获取当镜筒112绕地平俯仰角114转动时的角度位置信息。纬度编码器136把角度位置信息用信号137传递给控制器134，例如纬度编码器136可以是光学编码器。类似的地平方位角编码器138连在马达130或地平方位角转轴126上运行，以获取当镜筒112绕地平方位角轴118转动时的角度位置信息。地平方位角编码器138把角度位置信息用信号139传递给控制器134。

编码器136，138的分辨率或许最小能分辨镜筒112的绕地平俯仰角和地平方位角轴114，118旋转时每度有2个编码值，但是，更好的编码器136，138可以分辨镜筒112的绕地平俯仰角和地平方位角轴114，118旋转时每度有50个甚至超过100个编码值。这些技巧的运用，可以用低精度的编码器(如，每度有更少数目的编码值)，或者使用比较低廉且允许使用者使用低价处理器。不过，这里有个折中，因为马达128，130的平稳运行和镜筒112相应的平稳运行增加了编码器的精度。

虽然编码器136，138被用于获取镜筒112的地平俯仰角和地平方位角轴114，118的角度位置信息，但是这些技术用在工艺中，等同于获取马达128的角度位置和经、地平俯仰角126，124的角度位置信息。控制器134也许可以程序化或用机械系统模式设定，表明编码器136，138测量的角度位置信息和镜筒112的地平俯仰角和地平方位角轴114，118之间的关系。

控制器134可以使用从编码器136，138上接收到的角度位置信息，信息接收是通过信号137，139和一般马达信号140，142。控制器134可能使用控制信号140，142分别控制马达128，130以及控制镜筒112的地平俯仰角和地平方位角轴114，118的角度位置。如上述讨论，镜筒112的地平俯仰角和地平方位角轴114，118的角度位置和镜筒112的纬度和地平方位角有关。相应地，镜筒112的纬度坐标与镜筒112的高度位置的概念和地平俯仰角114的概念在此篇文章中可以互换，并且镜筒112的地平方位角与镜筒112的方向位置的概念和地平方位角轴118的概念在此篇文章中也可以互换。

这些技巧用在工艺中将每一个马达信号140，142(如示意图3中描述的单线，也许包含多个信号且相应的多个实物或无线信号接口)连接在马达128，130的任何一个方向。类似地，其它信号和接口在图3中描述为单线，可能包含多个信号和相应的多个实物或无线接口。

在某些实际运用中，马达控制信号140，142是脉冲宽度调制信号(PWM)。控制器134更适合快速控制马达128，130同步动作。在某些实际运用中，控制器134用分时多址联接技术控制马达128，130同步动作。在某些实际运用中，用编码器获取角度位置信息非常普遍，此角度位置信息是有关马达转轴(或望远镜轴)与马达相应的控制来达到马达转轴所要求的角度位置。

望远镜系统100和控制系统132具有使用者界面143。图1中，使用者界面143在托架110上。在实际选择时，使用者界面143可以采用遥控方式对镜筒112和托架110进行操作，遥控时通过有线或无线通讯向望远镜系统100的部件传递信息。图3中，使用者界面143包括操作键区144。图4为根据本实用新型特性描述的操作键区144。操作键区144主要由使用者操作来控制望远镜系统100。图4中，操作键区144包括一对调节镜筒112地平俯仰角114的角度位置的用户输入146A，146B以及一对调节镜筒112地平方位角轴118的角度位置的用户输入148A，148B。

使用者激活输入146A，控制器134接收输入信号145(图3)表示将增加镜筒112地平俯仰角114的角度位置。根据此输入信号145，控制器134产生马达控制信号140，马达控制信号140控制驱动纬度马达128以增加镜筒112地平俯仰角114的角度位置。类似地，使用者也可以激活输入146B减少镜筒112地平俯仰角114的角度位置，并且输入148A，148B让望远镜绕地平方位角轴118移向任何一个角度方向。

图4中，操作键区144包括三个输入键150，152，154。使用者可以激活输入键150，152，154来控制速度，马达128，130的转动表示使用者输入146A，146B，148A，148B所做出的反应。例如：激活输入键150能使控制器134输出马达控制信号140，142，马达控制信号140，142以非常缓慢的速度驱动马达128，130；激活输入键152能使控制器134输出马达控制信号140，142，马达控制信号140，142以中速驱动马达128，130；激活输入键154能使控制器134输出马达控制信号140，142，马达控制信号140，142以高速驱动马达128，130。控制器134可以访问一个内置式或外置式内存，该内存用于存储近期被激活的输入键150，152，154中的一个。图4中，操作键区144还包含有一个复位输入键149，该复位输入键149将在下面说明。

在图3中，使用者界面143同样也包括输出界面156。图5根据本实用新型特性描述的输出界面156。在图5中，输出界面156包含多个LED(或其他输出显示器)158A，158B，158C，这些显示器显示最近使用的输入键150，152，154中的一个(见图4)。例如：如果输入键150是使用者输入的150，152，154中最后激活的一个，那么控制器134输出使LED 158A亮的信号157(图3)。LED 158A表示望远镜系统100处于缓慢运行模式，如果使用者激活任何一个输入键146A，146B，148A，148B，那么控制器134将相应地使马达128，130和镜筒112缓慢转动。类似地，LED的158B，158C通过控制器134显示望远镜系统100处于中速运行模式或高速运行模式。

图5中，输出界面156包括选择性输出显示屏160。输出显示屏160的局部160A通过控制器134来显示镜筒112目前的地平俯仰角(例如：根据控制器134来确定的镜筒112目前的地平俯仰角)。类似地，控制器134也可以使输出显示屏160的局部160B显示镜筒112目前的地平方位角座標(例如：根据控制器134来确定的镜筒112目前的地平方位角座標值)。使地平方位角和地平俯仰角显示在输出显示屏160上，包含缩放比例，偏差或其它来显示地平方位角和地平俯仰角的处理程序系统。

望远镜系统100能自动跟踪天体目标。在特殊的实际运用中，有使用者指出他们希望在同时激活输入键150和152(见图4)时，望远镜系统能开始自动跟踪天体目标。自动跟踪天体目标是指镜筒112随天体目标的移动而转动，并使之处于望远镜视野之内。望远镜系统100包括alt-az经纬仪式托架110，一般情况下跟踪天体目标需要同步转动镜筒112的地平俯仰角轴和地平方位角轴114，118。输出界面156包含自动跟踪LED 162，当望远镜系统100自动跟踪天体目标时，自动跟踪LED 162可以启动控制器134。

如果使用者在望远镜系统100的视野中定位了一个天体目标，并下达跟踪目标的指令(如：同时激活输入键150，152)，那么控制器134采用著名的alt-az跟踪方程式来确定目标的地平俯仰角和地平方位角的变化规律(也包括镜筒112相应的地平俯仰角和地平方位角)。

alt-az跟踪方程式描述如下：

$\frac{\∂\left(\mathrm{Az}\right)}{\∂t}=\mathrm{Vs}[\sin \left(\mathrm{Lat}\right)-\tan \left(\mathrm{Alt}\right)\cos \left(\mathrm{Az}\right)\cos \left(\mathrm{Lat}\right)]---\left(1\right)$

$\frac{\∂\left(\mathrm{Alt}\right)}{\∂t}=\mathrm{Vs}\left[\sin \left(\mathrm{Az}\right)\cos \left(\mathrm{Lat}\right)\right]---\left(2\right)$

注：Az表示望远镜筒指向的地平方位角坐标(正北方为零点，自北向东旋转为正向)；Alt表示望远镜筒指向的地平俯仰角坐标(在地平面上为零点，从地平面向天顶旋转为正方向)；Vs是恒星速率(地球自转角速度)；Lat是以度为单位的观测者的地理纬度(北半球为+，北极为+90度；南半球为-，南极为-90度)。

运用alt-az跟踪方程式来确定纬度和地平方位角的变化规律，控制器134输出必要的马达信号140，142并驱动马达128，130相应转动，以此来调整镜筒112的地平俯仰角轴和地平方位角轴114，118的角度位置，使镜筒112跟随选定目标的变化的地平俯仰角和地平方位角而变化，因而也就自动跟踪了选定目标。在某些实际运用中，控制器134根据地平俯仰角和地平方位角的变化规律来通过确定镜筒112的地平俯仰角和地平方位角的变化，并输出马达信号140，142使镜筒112以要求的速率随地平俯仰角和地平方位角轴114，118转动。在其他实际运用中，控制器134根据要求的地平俯仰角和地平方位角，通过alt-az跟踪方程式确定镜筒112的地平俯仰角和地平方位角值，然后输出马达信号140，142使镜筒112随纬度和地平方位角轴114，118转动，以到控制器所要求位置。

本实用新型首选实际运用是：控制器134使用三角函数查询表来运算，包括评测alt-az跟踪方程式和含alt-az跟踪方程式的控制运算。三角函数查询表存储在内存中(没有显示)，并可以传输给控制器134。三角函数查询表在自动控制系统中很普遍。

为确定想得到的地平俯仰角和地平方位角，或运用alt-az跟踪方程式来确定镜筒112的坐标，控制器134要求特定的校准信息。控制器134所要求的校准信息利用alt-az跟踪方程式，包括镜筒112的地平俯仰角坐标(Alt)的校准信息；镜筒112的地平方位角(Az)的校准信息和观测者位置(Lat)的纬度校准信息。此校准信息由校准程序提供给控制器134。

图6是根据本实用新型特性描述的校准程序200。校准程序200向控制器134提供以下校准信息：镜筒112的地平俯仰角坐标(Alt)的校准信息；镜筒112的地平方位角(Az)的校准信息和观测者位置(Lat)的纬度校准信息。

校准程序200从方框210开始，使用者通过操作键区144把镜筒112的地平俯仰角和地平方位角设为零。镜筒112的地平俯仰角和地平方位角设为零就是将镜筒112水平放置(如：指向地平线)并指向正北方。在某些实际运用中，镜筒112包括一到两个透明水平指示器(没有显示)可以帮助使用者确定镜筒112是否处于水平状态。

图6中的方框220，在方框210中把地平俯仰角和地平方位角全部设置为零后，控制器134重新校准地平俯仰角和地平方位角(地平俯仰角和地平方位角值和控制器134相对应)，显示系统显示零。此方框220重新校准要求使用者激活重新输入149(见图4)或是例如其它一些复合输入。控制器134或许与方框220，地平俯仰角编码值136，地平方位角编码值138和地平俯仰角、地平方位角零坐标值发生联系，这样编码器136或编码器138所产生的参数即表示镜筒112从零度位置开始转动的角度位置。

在实际选择运用中，图6的校准方法200或许通过依次单独零度设置地平俯仰角和地平方位角并校准。例如：地平俯仰角轴也许是零(通过水平放置镜筒112)，然后通过按特定的使用者输入键(或复合键)重新校准地平俯仰角坐标显示系统。随后地平方位角轴也可能会为零(镜筒112指北)，然后通过按特定的使用者输入键(或复合键)重新校准地平方位角显示系统。

这些技巧在实际使用中非常有用。地平俯仰角和地平方位角显示系统或许与镜筒112实际的地平俯仰角和地平方位角不同。其它各式各样的显示系统，如观测者纬度(下面讨论的)，也会和观测者位置的实际纬度坐标不同。例如，地平俯仰角和地平方位角显示系统或观测者纬度可以作为编码值或不同的编码值保持(如储存或程序化)。

在此情况下，从方框220中获得的地平俯仰角和地平方位角校准信息也许包含用于确定地平俯仰角和地平方位角显示系统与镜筒112实际的地平俯仰角和地平方位角之间关系的信息。例如：纬度校准信息包含这些信息，如用在纬度编码136值和镜筒112实际的地平俯仰角坐标之间的数学关系中的零补偿参数；地平方位角校准信息包含在地平方位角编码138值和镜筒112实际的地平方位角之间的数学关系中的零补偿参数。数学关系中的其他信息(如：地平俯仰角和地平方位角编码136，138值和镜筒112实际的地平俯仰角和地平方位角之间缩放比率因素)可以通过控制器134提前知道。

在某些情况下，编码值(或不同的编码值)所对应的地平俯仰角和地平方位角显示系统(或观测者纬度)可以直接用于控制校准和其他程序处理。在其他情况下，这些编码值(或不同的编码值)所对应的地平俯仰角和地平方位角显示系统(或观测者纬度)可以通过缩放，抵消或其他程序进行处理，以角度单位如度或弧度来显示镜筒112的地平俯仰角和地平方位角(或观测者纬度)，预先控制校准或其他程序。

在实际选择运用中，地平俯仰角和地平方位角显示系统(或观测者纬度)可以缩放，抵消或其他程序处理预先存储，这样与镜筒112的地平俯仰角和地平方位角角度坐标(或观测者纬度)的显示系统就以实际角度单位维护，如度或弧度。

在某些实际运用中，特定信息的系统显示具有选择性，或作为三角函数维护。例如，观测者纬度(在后面解释)可以作为纬度显示系统的三角函数储存(如：纬度显示系统的正弦和余弦)。这些信息可以存储在内存(没有显示)中以三角函数查询表维护，并可以被控制器134访问。这些技巧在编制程序中非常有用。此篇文章中所有涉及的三角函数和附带条款都应该理解成包括三角函数近似值以符合数字运算。三角函数查询表的运用在程序控制系统设计中普遍存在。

存储，维护，获取，运算，确定或其他程序特殊信息，如地平方位角的系统显示，这些术语应理解成从数学或其他特殊信息中获得的包含存储，维护，获取，运算，确定或其他程序处理的相关信息(如三角函数)。

在方框220中激活重新输入149后，镜筒112的地平俯仰角和地平方位角立刻变为零。相应地，控制器134向输出显示屏160发出适当的信号157，表示望远镜系统100识别出镜筒112的地平俯仰角坐标(显示屏上的160A)和地平方位角(显示屏上的160B)都为零。在随后操作中(如方框220后面程序)，控制器134产生数字显示160表示镜筒112的地平俯仰角和地平方位角零度值在方框220中已经取得。

在方框225中，需确定望远镜系统100是否处于新的观测位置，方框225可以由使用者决定或/和是使用者输入数据的反应。望远镜系统100或许向使用者询问是否处于新的观测位置，作为可选择性，望远镜系统100可以在默认设置下操作，此模式下，望远镜系统100假定处于上次校准时的观测位置，除非使用者有特别提示。如果望远镜系统100不处于新的观测位置，控制器134将进行自动跟踪且开始运行方框260中的程序；另一方面，如果望远镜系统100处于新的观测位置，那么校准程序200将开始进行方框230中的程序。

在方框230中，使用者利用纬度指示盘164向控制器134提供观测者当地地理纬度位置信息。图2B和2C所示，根据本实用新型的特性显示了纬度指示盘164。在图2B和图2C中，纬度指示盘164为指针式指示盘164A，它和地平俯仰角转轴124相连，指针式指示盘164A含有托架110的第一部分166。当地平俯仰角转轴124转动时(如镜筒112随地平俯仰角轴114转动)，指针式指示盘164A的第一部分166静止。指针式指示盘164A的第一部分166设有大量和地球表面纬度相对应的角度间隔纬度标记172。纬度标记172直接显示纬度信息。例如，如图2C中显示，纬度标记172由数字173和标记175组成，这些都对应不同的纬度。本实用新型的优点(如图2C中的显示)是纬度标记172表示的南纬度为负值，而北纬度为正值。

当地平俯仰角转轴124转动时，指针式指示盘164A的第二部分168与镜筒112一起转动。指针式指示盘164A的第二部分168的指针170指向指针式指示盘164A的第一部分166上面的纬度标记172。当指针170指向纬度标记172的某一值时，指针式指示盘164A显示为“读取”或“显示”这一特殊值。在图2C的解说中，指针式指示盘164A读取为南纬度10°。

控制器134能提供纬度指示盘164的纬度标记172和纬度编码器136的编码值之间的数学换算，在某些实际运用中，这些数学换算包括相关的线性比例。例如，不同的纬度值对应不同的编码值。在某些实际运用中，这种换算包括更为复杂的数学转换。

图2D为根据本实用新型特性显示的纬度指示盘164。图2D中的纬度指示盘164为电子式纬度指示盘164B，电子式纬度指示盘164B与纬度编码器136和/或地平俯仰角转轴124连在一起运行。电子式纬度指示盘164B包括电子显示屏165，直接显示地球表面的纬度信息。在解说图中，电子式纬度指示盘164B包含电子校准输入167。当电子显示屏165显示数字时，表示电子式指示盘164“读取”或“显示”这一特殊数字纬度值。在图2D的解说图中，电子式纬度指示盘164B读取为南纬度10°。控制器134和/或显示屏165能提供电子式纬度指示盘164B显示屏165上显示的纬度值和纬度编码器136上的编码值之间的数学换算。电子式纬度指示盘164B的这种数学换算包括线性转换和非线性转换。

返回到校准方法200(图6)，方框230的目的是为控制器134提供观测者位置的纬度校准信息。和图6中的校准方法200相一致，方框230包括使用操作键区144来调整镜筒112的地平俯仰角轴114的角度位置，直到纬度指示盘164读取为“适当的纬度值”。此“适当的纬度值”由以下讨论的一些技术来决定。

图6A是一种方法232A的方框示意图，用于调整纬度指示盘164以读取“适当的纬度值”(如方框230中的运行程序)。和方法232A相一致，纬度指示盘164可以校准，所以当望远镜镜筒112的地平俯仰角坐标为零时，在方框210，220中重新设置(如镜筒112是水平的)，使用者在方框234A中重新校准纬度指示盘164，那么当镜筒112水平时，纬度指示盘164读取的纬度值为零。

图7A和7B是指针式指示盘164A上的方框232A重新校准方法的事例示意图。图7A中，假设如上所述镜筒112是水平的(方框210，220)，那么镜筒112的地平俯仰角坐标为零。在图7A的事例中，当镜筒112初始状态为水平时，指针式指示盘164A读取为南纬32°。指针式指示盘164A的重新校准包括当望远镜镜筒112水平时，人为地重新校准指针式指示盘164A使之读取为零度。图7B中描述的是重新校准后且纬度值为零的指针式指示盘164A。

图7A和7B的事例中，指针式指示盘164A是通过人为操作重新校准的。与某些特殊运用相一致，方框234A的重新校准包括：从镜筒112(在图7A和7B中没有显示)调整指针式指示盘164A的第二部分168；当镜筒112依然水平时，相对于第一部分166和镜筒112转动第二部分168，直到指针170指向特殊的纬度标记172相应的纬度值为零(如图7B所示)。

若纬度指示盘164为电子式纬度指示盘时，如图2D中的电子式纬度指示盘164B，方框234A中为电子式自动校准，而不是人为校准。方框234A的重新校准在镜筒水平放置时，可以通过激活输入167在电子式纬度指示盘164B上操作。重新校准输入键167使显示屏165读取的纬度值为零。

一旦纬度指示盘164在方框234A中得到校准，纬度指示盘164的“适当的纬度值”须调整到观测者目前的地理纬度位置。在方框236A中，使用者利用操作键区144调整镜筒112的地平俯仰角，直到纬度指示盘164读取到和观测者位置相对应的纬度值。例如，如果使用者的位置是加拿大的温哥华市，北纬大概是49度，那么在方框236A中，使用者用操作键区144调整镜筒112的地平俯仰角直到纬度指示盘164读取的值为北纬49度。

图7B和7C示意图描述的是，观测者位于加拿大的温哥华市时，指针式指示盘164A在方框236A中的调整事例。图7B是在方框234A中重新校准后的指针式指示盘164A，此时指针式指示盘的纬度值为零。在图7C中，使用者调整镜筒112的地平俯仰角114的方位直到指针式指示盘164A指到北纬49度。如果此时，纬度指示盘164是电子式指示盘(如图2D中的电子式纬度指示盘164B)，观测者的位于加拿大的温哥华市，方框236A中的调整可以通过调整镜筒112的纬度直到显示屏165显示为北纬49度来进行。

图6B是另一种方法232B的方框示意图，此方法可以用于调整纬度指示盘164使之为“适当的纬度值，即差值为49度”(如运行方框230中的程序)。和方法232B相一致，当镜筒112纬度坐标为零并在方框210，220中重新设置(如镜筒112为水平)时，使用者从纬度指示盘164上读取。在方框234B中，使用者把纬度指示盘164的读取加到观测者位置的纬度上以获得适当的纬度值。如果观测者位于南半球，那么从纬度指示盘在方框210，220中获得的纬度值减去观测者位置的纬度值，即获得适当的纬度值。在方框236B中，使用者用操作键区144调整镜筒112的纬度以获得方框234B中所要求的适当纬度值。

图8A和8B示意图描述的是，观测者位于加拿大的温哥华市时，指针式指示盘164A的方法232B中的一例。图8A显示的是，零度设置和重新设置望远镜镜筒112的地平俯仰角坐标后的指针式指示盘164A。在图8A的例子中，指针式指示盘164A为北纬16度，使用者则计算出“适当的纬度值”应为16度北+49度北＝67度北，这个“适当的纬度值”实际上就是第二个角度位置与第一个角度位置的差值。在方框236B中，使用者调整镜筒112的地平俯仰角114的方位直到指针式指示盘164A为67度北(如大约纬度值)。镜筒112的这种调整如图8B所示。

纬度指示盘164为电子式纬度指示盘时(如图2D中的电子式纬度指示盘)，方法232B基本上一样，除了方框236B中须调整镜筒112的纬度直到显示屏165为适当的纬度值。

返回到图6中的校准方法200，在调整镜筒112的地平俯仰角直到纬度指示盘164为适当的纬度值(方框230)之后，方法200进入方框240。在方框240中，使用者用控制器134确定观测者纬度(依据控制器134得来的观测者纬度)新的显示系统。在方框240中，控制器134根据方框230结论中的纬度编码器136的编码值和方框220中确定的编码器136的编码值来确定之间的两个不同值。方框240的结果即两个不同值表示观测者纬度的对应值。在特殊运用中，观测者实际纬度值的确定是通过线性缩放因素来缩放方框240中的结果。

在某些特殊运用中，当使用者激活输入键152，154(见图4)时，同时启动方框240中的两个不同值。方框250包括储存观测者纬度新的显示系统，存储的观测者纬度显示系统包含方框240中的两个不同值。但是，如上述所讨论的，观测者纬度的显示系统可以通过各种不同的版本来维护，如不同的编码值，角度单位，角度单位的三角函数和/或其他数学方程式。

在方框260中，校准程序200是完整的，望远镜系统100和控制系统132准备执行自动跟踪操作。在特殊运用中，使用者通过镜筒112的视场中央定位天体目标，同时激活使用者输入键150和152(见图4)开始自动跟踪的，然后控制系统132使镜筒112如上述所描述的开始跟踪目标。

图9根据本实用新型特性，在观测者的纬度信息已经输入到望远镜系统100的条件下描述校准程序300。校准程序300和校准程序200不同，校准程序300获取观测者纬度新的显示系统，而没有地平俯仰角和地平方位角显示系统的重新校准。校准方法300开始于方框310，此时控制器134记录了纬度编码器136目前的编码值，此编码值和使用者激活后输入的值(没有显示)相对应。控制器134用纬度编码器136的编码值如下面所描述的随后的纬度运算。

在方框330中，使用者向控制器134提供观测者位置的纬度信息。方框330包括调整镜筒112地平俯仰角轴的角度位置直到纬度指示盘164为“适当的纬度值”。适当的纬度值的确定可以以上述类似的程序232A，232B来完成，除了确定适当的纬度值之前不需要把镜筒112的地平俯仰角坐标设置为零。

适当的纬度值可以通过类似图6A中的方法232A重新校准纬度指示盘164来完成，在这种情况下，适当的纬度值即为观测者的实际纬度。纬度指示盘164重新校准期间，镜筒112的纬度坐标在方框310中维护。作为可选择性，在方框310处于类似于图6B中的方法232B期间，适当的纬度值可以通过把观测者纬度加到从纬度指示盘164上读取的纬度值上。作为方框330的一部分，使用者利用操作键区144调整镜筒112的地平俯仰角114的角度位置，直到纬度指示盘164为适当的纬度值。

在方框340中，在把镜筒112的地平俯仰角调整到适当的纬度值之后，使用者向控制器134提出确定观测者纬度新的显示系统的指示，由使用者提出的指示来确定包括激活一到两个使用者输入键(没有显示)。当纬度指示盘164指向“适当的纬度值”(如方框340中的纬度编码器136的编码值)，控制器134利用纬度编码器136的编码值来确定，因为被减数处于减法运算中。减法运算包括从方框340中获得数值减去从方框310中获得的数值以确定一个差值。

方框340中的差值表示一个可能的观测者位置的纬度显示系统。方框340中的差值涉及到观测者的实际纬度须做数学运算。在特殊运用中，观测者的实际纬度或许通过线性因素缩放方框340中差值的比例来确定。解说图中的方框350，控制器134储存观测者纬度显示系统，存储的观测者纬度显示系统可能是方框340中的差值。但是，如上述讨论，观测者纬度显示系统可以以各种形式维护。

图10根据本实用新型可选择性描述了望远镜控制系统432。在很多方面，控制系统432和图3中的控制系统132相似；控制系统432(图10)的特性和控制系统132(图3)的特性相似，参考数字都为“4”而不是“1”。控制系统432和控制系统132不同的是控制系统432附加一个传感器433。在示意图中，传感器433与地平俯仰角转轴424相连。

如图10所示，传感器433感应镜筒112的地平俯仰角轴114的角度位置信息，并通过信号441把信息传给控制器432，如果需要，模拟信号转换成数字信号(没有显示)。传感器433可能包括大量各种位置和/或角度传感器，这些传感器可以探察镜筒112的地平俯仰角轴114的角度位置。通过无限制事例，传感器433可能包含分压计或传导式感应器，它们直接感应镜筒112的地平俯仰角轴114的角度位置；或是传感器433可能包括光电或激光传感器，通过探察从固定参考点到镜筒112上的一点的分离距离间接感应镜筒112的地平俯仰角轴114的角度位置。控制器432一般是预先校准传感器433的信息。例如，控制器432可能以零对传感器433进行预先编程。

如图10所示，控制系统432和地平俯仰角转轴424连接的纬度指示盘464，纬度指示盘464可能和此篇文章中描述的纬度指示盘基本上类似。纬度指示盘464根据镜筒112的地平俯仰角转轴424的角度位置读取纬度值。一般情况下，控制器432能分辨出纬度指示盘464的读取和传感器433的输出信号441之间的关系，也就是说，控制器432能依据传感器的输出信号441确定纬度指示盘464的读取，此关系可以在控制器432中提前编程。

图11根据本实用新型的另一特性描述了望远镜系统输入观测者纬度位置的校准方法500。在方法500的方框510解说中，使用者调整镜筒112的地平俯仰角坐标直到指针式指示盘464读取到和观测者位置的纬度相对应的纬度值。方框510的调整通过操作键区144上的使用者输入键146来完成。

在方框520中，使用者通过提示(如激活使用者输入键)控制器432，控制器432应确定观测者的纬度新的显示系统，接收到此提示后，控制器432根据从传感器上发出的信号441来确定观测者纬度的新的显示系统。确定观测者纬度新的显示系统包括运算，此运算和传感器输出的信号441及纬度指示盘464的读取之间的关系相一致。这种运算包括抵消，缩放比例和/或其他的程序化处理。传感器输出信号441和纬度指示盘464的读取之间的关系可以是线性的或非线性的关系。确定的新的观测者纬度的显示系统储存在方框530中。如上述讨论，观测者纬度的显示系统可以以各种方式存储。

根据上述所揭示的原理，这些技巧可以用在实际设计中，而且本实用新型在实际运用中，在不分离其实质和范围的情况下可以做很多变更和修正。例如：

(1)、在上述描述中，望远镜系统100包括Dobsonian望远镜。在一般情况下，本实用新型可以用在任何有alt-az经纬仪式托架的望远镜中。alt-az托架可以是单臂alt-az托架也可以是叉形alt-az托架，如这种望远镜包括Scmidt-Cassegrain式望远镜，Maksutov-Cassegrain式望远镜，Newtonian式望远镜，折反射式望远镜，反射式望远镜，折射式望远镜，观景望远镜和观靶望远镜。

(2)、上述的操作键区144有使用者控制速度的复合输入键150，152，154。在可选择性运用中，控制速度是通过按住输入键146A，146B，148A，148B不放来完成的，当使用者按住控制输入键146A，146B，148A，148B不放时，可以增加镜筒112的旋转速度。在此篇文章中，不要求分开速度控制输入键150，152和154。

(3)、在图4中的操作键区144和图2D中的电子式纬度指示盘164B中，使用者输入键146A，146B，148A，148B，150，152，154，167为按钮的形式。使用者输入键146A，146B，148A，148B，150，152，154，167可能还包含其他的输入装置，如开关，触摸板，滚筒，操纵杆或其他类似装置。

(4)、图5中输出界面156有数字显示屏160，在廉价设备中，数字显示屏可以用移动挡板代替，转动和/或设定显示镜筒112的纬度和地平方位角的刻度盘。

(5)、在上述描述中，操作键区144重新输入键149，在方框220(图6)中用于重新设定纬度和地平方位角的显示系统。本实用新型的可选择性表现在，控制系统132每次通过电源开关(没有显示)启动时，都会重新设定纬度和地平方位角。在本实用新型中，开启控制系统132之前应将镜筒112的纬度和地平方位角设置为零。

(6)、图2B和2C中，指针170随镜筒112的地平俯仰角114一起转动，但纬度标记172静止。在其他运用中，纬度标记172随镜筒112的地平俯仰角114一起转动，但指针170静止。

(7)、在某些运用中，望远镜系统100包含类似纬度指示盘164的纬度指示盘，它和地平方位角枢轴126相连。此纬度指示盘可以提供固定在位置上的纬度标记，并且指针随镜筒112的地平方位角轴118一起转动。作为可选择性，此纬度指示盘有固定指针和随镜筒112的地平方位角轴118转动的纬度标记。因为前面描述的方法200，300是通过编码值之间的不同来确定观测者位置的纬度显示系统，这和控制器134是否通过纬度编码器136或地平方位角编码器138来测试不同值没有关系。相应地，前面描述的方法200，300可以通过连在地平方位角轴138上的纬度编码器136来实现。这种方法前面所描述的方法200，300基本上类似，除了必须利用地平方位角轴118以及使用者转动镜筒112的地平方位角轴118。

(8)、在某些运用中，望远镜系统400可能包括类似纬度指示盘464的纬度指示盘，它和地平方位角轴426相连。在此篇文章中，方法500可以通过调整镜筒112的地平方位角轴118来实现。

(9)、在某些运用中，使用者可以通过输入键164A，164B，148A，148B实现手动跟踪功能，这可以在自动跟踪效果不佳和望远镜系统100自动跟踪时目标无法完全定位在望远镜的视野中央之前预先校准。在某些运用中，马达128，130的速度可能因回应自动跟踪过程中激活的输入键164A，164B，148A，148B而减慢。例如，当没有启动自动跟踪功能时，马达128，130的慢速，中速和高速的回转速率可能是64，128和256倍地球自转速度；当启动自动跟踪功能时，马达128，130的慢速，中速和高速的回转速率可能是4，16和32倍地球自转速度。

(10)、当使用者越过自动跟踪以保持天体目标位于视野内，控制系统132可能利用从中获取的信息重新校准纬度信息，并用自动跟踪程式解决观测者的纬度(Lat)。

(11)、本实用新型的另一可选择性表现在，望远镜系统100包括一个额外的I/O端口177，可以和计算机相连(没有显示)。计算机可以运行校准软件，此软件允许使用者输入观测者目前的纬度信息和/或者可能对控制器134有用的额外校准信息。在另外一个可选择特性中，用户界面143可能有I/O部件，和望远镜系统100为获取观测者目前的纬度信息和/或者可能对控制器134有用的额外校准信息而运行的相似软件。额外的校准信息包含观测者位置的恒星速率(或运算方程信息)，此额外的校准信息允许望远镜系统100执行“GO TO”操作，因为观测者纬度和恒星速率(或运算方程信息)显示了实现天体坐标系统和特定的观测者位置的当地alt-az地平坐标系统之间转换所要求的所有信息。运算方程信息和恒星速率可能包括观测者位置，观测者当地的时间和日期。

(12)、在上述事例中，纬度指示盘是线性纬度刻度。例如，纬度指示盘上的每一度都和它所连接的编码器上的连续编码值相对应。线性刻度很方便，因为它简化了观测者纬度的显示系统。例如，观测者的实际纬度可以由复合线性比率因素决定，复合线性比率因素由方框240(图6)或方框340(图7)中的所确定的不同编码值来决定。在可选择特性中，但是，这对向纬度指示盘提供非线性比率非常有用。例如，全世界上的大部分人口分布在北纬或南纬0-50°。所以，向纬度指示盘提供-50°到50°之间的精密标度以及从-90°到-50°和50°到90°之间的地域大概标度或许更加有用。例如，此纬度指示盘的标度可能对应-50°到50°之间的每一纬度的100个编码值和-90°到-50°和50°到90°之间每一纬度的20个编码值。在此篇文章中，会预先向控制器134提供纬度指示盘和与之相连的编码器之间的非线性关系。

Claims (3)

1、一种自动跟踪天体目标的经纬仪托架式望远镜系统，其特征在于，包括：

望远镜光学镜筒，该镜筒主要用于观察天体目标；

支撑镜筒的托架，该托架具有一个基座以及ALT和AZ转动关节机构，基座上有一基座平面；镜筒通过ALT和AZ转动关节机构由马达驱动围绕ALT轴和AZ轴转动，其中，ALT轴平行于基座平面，AZ轴垂直于基座平面；在托架上还装有分别与ALT轴和AZ轴相对应的编码器，用于检测镜筒围绕ALT轴和AZ轴转动的角度位置信息；

纬度指示盘，该纬度指示盘与ALT和AZ转动关节机构中的ALT转动关节或AZ转动关节相连，当与纬度指示盘相连的转动关节转动时，纬度指示盘显示的角度读数将随着该关节的转动而同步变化；

控制器，该控制器作为望远镜系统的控制中心，一方面输出驱动信号至马达，通过ALT和AZ转动关节机构带动镜筒围绕ALT轴和AZ轴转动，另一方面与ALT轴和AZ轴编码器相连，以便从编码器获得对应转轴的角度位置信息，当ALT轴或AZ轴从第一个角度位置转至第二个角度位置的差值在纬度指示盘上显示为观测者当地地理纬度值或对应值时，控制器接收该差值信号，作为系统内部纬度代表值的依据，用于校准望远镜自动跟踪观察系统。

2、根据权利要求1所述的望远镜系统，其特征在于：纬度指示盘为指针式指示盘，该纬度指示盘包括表示纬度值的纬度标记和指针，其中，一个固定，另一个随ALT轴或AZ轴转动，两者相对转动显示相应轴角度位置信息。

3、根据权利要求1所述的望远镜系统，其特征在于：控制器内包含有一个存储器，该存储器存放有以下至少一项数据：代表纬度信息的差值、该差值的缩放值、该差值的偏移值、由该差值所反映的观测点纬度的一种或多种三角函数值。

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