- ATTS - Advanced Telescope Tracking System

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ATTS

Präzision bei Nachführung und Positionierung mit ATTS

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Nachführ- und Positioniergenauigkeit drastisch erhöht

Abb. 1 - Meßprotokoll während 30 Sekunden Guiding

Hochpräzise Encoder (Winkelgeber) an beiden Montierungsachsen liefern im Millisekundentakt die Ist-Position der Montierung (theoretische Auslesegenauigkeit 0,01"). Durch Vergleich dieser Ist-Position mit der berechneten Sollposition kann ATTS Korrekturbefehle codieren und an die Teleskopsteuerung senden. Das Teleskop wird ideal positioniert.
» Positionskorrekturen erfolgen typischerweise alle 30ms also ca 33 mal pro Sekunde!

Die Graphik zeigt ein Echtbetriebs-Protokoll der Achsabweichungen von der Sollposition während ca. 30" Nachführungszeit. In DE wurden keine Korrekturbewegungen beaufschlagt. Es zeigen sich dort daher nur minimale Amplituden im Bereich von maximal +/- 0,05" bedingt durch minimale äußere Störquellen (leichte Lufbewegungen, induzierte Schwingungen durch die Schrittmotore im Mikroschrittbetrieb, Ausleserauschen, etc.).


Präzision der Nachführung

Höchste Präzision der Nachführung wird gewähleistet durch die permante Optimierung der Achsstellung mittels Winkelgebern (Winkelencodern).
» Es handelt sich hier um kein PEC (Periodic Error Correction)!


Permanent werden korrigiert:
  • Getriebefehler (periodisch und nichtperiodisch)
  • Schneckenfehler (periodisch und nichtperiodisch)
  • Reibrad-Schlupf
  • Schrittverluste (Schrittmotor)
  • Fehler durch Schmutzpartikel im Antriebssystem
  • Fehler aufgrund nicht ganzzahliger Untersetzungsverhältnisse des Getriebes (z.B. bei Reibradantrieben)
  • atmosphärische Refraktion wird permanent berechnet und kompensiert

  • Die maximale Abweichung der Montierungsachsen von der berechneten Sollposition wird dabei über Stunden in einem Schwankungsbereich von weniger als +/-0,5" (peak Amplitude) bzw. 0,2" (RMS) gehalten.
  • Diese Restschwankung ist definitiv geringer als das Seeing-begrenzte Aufllösungsvermögen eines jeglichen Teleskopes ohne adaptive Optik - selbst bei optimaler Luftruhe (minimalem Seeing)!

» Obige Angaben betreffen die ständige Nachführung auf eine theoretische berechnete Sollposition!

Damit allein kann ein Stern noch immer abdriften, denn jedes Teleskop zeigt weitere Fehler, die bei der Berechnung der Sollposition berücksigtigt werden müssen. Dazu bearf es eines gut kalibrierten Pointig-Modelles.

Pointing-Modell

Pointing Modelle erfassen diverse unvermeidliche Imperfektionen eines Systems aus Teleskop und Montierung die zu Positionierungs- und Nachführungsfehlern führen.

Das ab Version 2.0 in ATTS implementierte Pointingmodell wird folgende Fehler berücksichtigen:

Fehler der Montierung:
  • Nordungsfehler in Azimut
  • Nordungsfehler in Elevation
  • Nullpunktsfehler (RA und DE)
  • Achswinkelfehler (Winkelfehler zwischen Rektaszensions- und Deklinationsachse)

Fehler des Teleskops:
  • Durchbiegung Tubus
  • Kollimationsfehler


Präzision der Positionierung

Zusätzlich zu den oben beschrieben Maßnahmen zur Nachführungsoptimierung und der Fehlerkompensation mittels Pointing-Modell werden für die punktgenaue Positionierung des Teleskopes nach Koordinaten folgende weitere Einflußgrößen berücksichtigt (ab V 2.0):

  • Präzession (Umrechnung der Sternörter auf Epoche des Beobachtungszeitpunktes)
  • Nutation
  • Jährliche Aberration
  • Kompensation der atmosphärischen Refraktion ist auch hier selbstverständlich!

Zeitmanagement über Hardware-Timer

Als Frequenznormal zur Berechnung der Positionswerte wird auf einen der extrem genauen Hardwaretimer der PC-Zählerkarte zugegriffen. Dieser Timer regelt auch das interne Zeitmanagement (Sternzeit) der Software. Der Windows Timer kommt nur für unkritische Aufgaben zum Einsatz.

Windlast und sonstige externe Störungen

ATTS kann Auslenkungen des Teleskopes durch Windstöße oder Anstoßen nicht verhindern. Die Software wird aber innerhalb weniger Millisekunden eine geeignete Korrekturbewegung einleiten und das Teleskop innerhalb kürzester Zeit wieder positionieren.

Abb. 2 zeigt ein Protokoll der Abweichungen beider Achsen von der Sollposition bei Verwendung eines Autoguiders (SBIG ST-8). ATTS war dabei passiv, hat also nur die Achspostionen protokolliert und auf die theoretische Sollposition bezogen. Zum Aufnahmezeitpunkt herrschte böiger Wind - man erkennt an den Ausschlägen, daß hier ein Autoguider schnell an seine Grenzen gelangt.











Im Vergleich dazu zeigt Abb. 3 das Meßprotokoll bei Guiding mit ATTS und unveränderten Windverhältnissen. Auch hier sind die Auslenkungen durch Windböen erkennbar, diese werden aber durch ATTS wesentlich rascher wieder ausgeregelt.










Seeing

ATTS ist unabhängig von der Stärke des Seeings.

Autoguiding

ATTS benötigt im Gegensatz zu einem Autoguider keinen Leitstern und kann diesen demgemäß auch nicht verlieren, bzw. dessen durch starkes Seeing verursachten Taumelbewegungen folgen.
» ATTS bleibt 'auf Kurs' auch wenn durchziehende Wolken zwischenzeitlich die Sicht verwehren.
 
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