先介绍一下这个经纬仪电跟的功能吧： 它内建数据库，包含有全部梅西耶天体，部分容易观测的NGC，IC目标，一些重点恒星一共443条数据，通过编码器旋钮可以很方便的选择目标进行跟踪，也可以输入自定义目标，观测位置通过GPS自动获得，时间还是需要手动输入的，不过输入一次即可，它通过计算目标在前后两个时间点的位置差，来驱动步进电机，带着经纬仪两轴实现跟踪功能。 由于系统随时都在计算位置差，在切换目标的时候也是如此，所以这套系统其实自带了goto，只不过没有变速的话，这样goto起来非常耗时，所以我让它默认忽略掉了切换目标之后产生的位置差，等于把一个goto阉割成了电跟哈哈哈。。。 然后再来看看外观，在这个光秃秃的面板上，左下角是信息显示屏，它上面那个圆球是自定义目标切换开关，右边那个旋钮是个编码器，可以转动也可以按下，作为一个开关使用。右侧有两个RJ11接口，链接高度角和方位角步进电机。盒子上方那面有个GPS天线和电源接口，左边那面有一个电源开关。 在第一次开机之后，会搜寻卫星信号，可能要等几分钟，当GPS正常工作后，首先要长按编码器按钮，输入当前的年月日时间，这个只需要输入一次，系统默认是对M1进行跟踪，不需要任何操作跟踪就已经开始了，除非你双击编码器按钮，此时跟踪暂停，进入目标选择界面，这个时候你需要对照一个表格，输入你想要跟踪目标前面的序号，然后它就开始跟踪了，或者按一下屏幕上边的按钮，进入自定义目标输入界面，输入天球坐标，它就能跟踪任意你输入的目标了，这就保证了系统的自由度，不只局限于内存中的那几百个目标。所有的输入，在切换到最后一位之后即代表确认，单击编码器按钮可以切换输入的项目。 显示界面方面，系统第一行显示当前日期和时间，第二行显示当前位置的经纬度，环境温度，第三行显示目标的高度角，方位角，方框里面，最左边是目标名称，中间是差值跟踪的次数，右边分别是高度角方位角电机每次差值后折合运行的步数。
其实这套系统在5月我就已经做好了，进行了十多次精度测试，3次外出观测测试，配合之前做好的DSC，效果非常好，只是同步带和齿轮配合不太牢固，会有些误差。
白天用M101做测试，跟踪29分钟，经纬仪两轴误差分别为10'58.8"和7'12"，没有出uw6在125倍下的视野。其实对于经纬仪低倍率目视来说，这样的误差还可以接受，只要目标不跑出视场就OK啦。 最初没有外壳的时候，这些电子设备的光污染还是对观测有很大影响的，后来装进了3D打印的外壳，就好了很多。虽然依旧很丑吧，而且现在我的经纬仪被各种零件包裹，搬运的时候也要比之前小心得多。。。 实际使用起来，是这样的： 1.摆好三脚架的腿，调整好高度 2.用水平泡调整脚架水平度 3.安装经纬仪上半部分 4.安装望远镜 5.装上激光目镜调整双筒两边光轴 6.换上目镜随便找个天区对焦，调合圆（合像） 7.连接两根电源和两根电机线 8.打开DSC，手机开启skysafari并连接，进行一星校准 9.打开电跟系统，搜星直到开始跟踪默认目标M1 10.在电跟系统里输入要观测的目标，开始跟踪 11.在skysafari里找到这个目标，并把望远镜指向它，锁紧经纬仪两轴
至此就可以正式开始观测了，变换目标之前也是先在电跟里切换目标，松开经纬仪两轴，然后再在手机里找到目标，把望远镜推过去，锁紧。。。
从到达观测地，到正式开始观测，一般需要15分钟来做前面这些准备工作，调脚架水平是最慢的，因为我那木头架子不是很好调节，要反复的试
上上次观测，多亏了这套电跟，我在10分钟里，三次看到飞机穿越木星星系，看到飞机发动机热气流把木星和它的卫星扭曲的样子，特别壮观，而观测木星的几次间隙里，我还可以用小双筒巡天，而不用担心在牛双目镜里丢失木星。之后的观测，我要重拾画笔，继续练习天体手绘，电跟的作用就能发挥出来了，它可以解放我的双手，让我专心于绘画。
上次带老婆去看满月。。。月光把地面照得很亮，uw6自身的光衰减加上中灰滤镜，让观测满月舒服了很多，而且相当壮观
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本项目源自我关于电子寻星的设想——push to 最初我想做成类似于手机星图软件里，有个箭头引导去寻星的效果，但要求不依赖手机，想想有些复杂，后来就简化成了用电子陀螺仪显示望远镜的俯仰角，方向角，就如下图所示：
这样，我只要知道目标的方位角，高度角，推动望远镜到目标角度即可，这个数据在很多软件里是很容易查到的。 但我做出成品之后，试用了几次，效果都不好，误差有时高达2度，而且校准起来也不容易，要先保证水平，再拿着外壳转几圈。。。我觉得这种精度，用在无人机上，还能接受，但对寻星来说，就是自找麻烦。
后来我们的牛双大佬，老张@zhangshihan 提出DSC （digital setting circles ）方案，就是用编码器作为传感器，直连经纬仪或者赤道仪的两个轴，通过无线连接到手机软件（skysafari ），在软件里可以把经纬仪或者赤道仪旋转的角度转换成准星的移动，因此，如果校准得当，准星在软件里指向的目标，就是目镜中心看到的目标。编码器把一个360 度的圆周分成了8000 多等分格，这样编码器每移动一格，就相当于转动了360 （度）*60 （分）*60 （秒）÷8000=16.2 角秒，这也是编码器的精度，我最高倍数的目镜是uw6 ，视场66 度，对于小黑主镜，放大倍率是125 倍，那么搭配起来后的实际视场就是66 ÷125=0.528 度，相当于1928 角秒，远高于编码器分辨率，所以在这种情况下，用DSC 方案，理论上是没有问题的。 好在我全都在arduino上编程，各种传感器，模块，都有案例可以学习，编码器的上手也很快，三下两下就搞定了，如下图：
其实DSC电路很简单，一个arduino一个蓝牙模块，两个编码器，一个开关。反而是安装方式需要费点心思，对于我这种经纬仪，不好把编码器装到里面去，就只能装在外面，用皮带带动经纬仪主体和编码器转盘，要计算一下这两个圆的直径比例，如果是DOB就简单多了。
经过几次观测的检验，证明这DSC还是非常好用滴！只要经纬仪足够水平，进行1星校准就成了，校准超级方便，但是怎么看经纬仪是不是水平呢？我买了个神器如下图：
这个水泡精度相当高，DSC在没有水平校准之前，距离校准星方位角90度以上的目标就会有误差，水平校准之后，可以保证距离校准星方位角180度内的目标可以准确的被找到，其实在观测中，我经常用较亮的星进行校准，可以保证目镜中心的目标与星图中的目标始终保持精准对应。 本来我以为做到这样就可以了，没想到老张说，如果能加上电跟，那就更好了，所以我就又开始琢磨，这经纬仪的电跟要怎么做呀，肯定不像赤道仪那么简单吧，会有场旋，这就够让人头疼的，其实我买个手柄，可能也能解决这个问题，但谁让咱喜欢折腾呢，我开始构思软件功能，如果skysafari可以通过协议把所选择目标的高度角，方位角传输出来，就很简单了，也许goto模式能做到，但在pushto模式下，貌似没法实现这样的功能，于是我决定电跟系统与手机软件分离开来，在手机里选择目标之后，再去电跟系统里输入要跟踪的目标，于是就有了下面这个流程图：
这还是最初的设想，后来有了一些改动，就没有更新流程图了，但大体是这个意思，因为我也不知道厂制的经纬仪电跟用的是什么原理，于是我先假设了这种计算两个时间点前后位置差的方式来实现跟踪，一开始我也不知道效果会怎么样。 同时，我还预想了这个系统里应该包含的硬件，如下图：
对于买零件我是很兴奋的，设想好之后就把东西给买了，其实后来我根本就没用到TF卡模块，系统内建的数据库非常的精炼，arduino我用的是国产的DUE，ram和rom都很奢侈，于是就省去了TF卡。 到此为止，我只是觉得可能高度角那个轴做差值跟踪，方位角用普通电跟就可以了，这是长期关注南天所产生的错觉，后来在验证天球坐标转换地平坐标的公式时，我才意识到，目标在不同天区，其高度角和方位角，都有着不一样的变化趋势。 后来，我断断续续用了一个月的时间，寻找坐标转换公式，数据库里只会给出天球坐标，我需要把它转换成地平坐标，我搜了百度文库，有一篇pdf解释了这类公式的各种细节（https://wenku.baidu.com/view/fb26c2b4a1116c175f0e7cd184254b35effd1a64.html），但作者写得不够详细，有各种坑等着我去跳，其实不光是我，估计你们看到那堆公式也会头疼，变量还那么多，公式里面套公式是最烦的了，所以我很没耐心，拿来就去验证，结果却相差甚远，于是我给了他个差评，就去搜国外的网站：
http://www.stargazing.net/kepler/altaz.html#twig09 https://ww2.mathworks.cn/matlabcentral/fileexchange/27071-conversion-from-right-ascension-declination-to-altitude-azimuth-in-matlab 进去后点击“functions”
这两个网站上给出的计算公式，跟百度里的粗看下来有很大差别，我琢磨了好几天之后才能心平气和的看明白它们分别都是干嘛用的，国外网站公式中的参数单位与百度那个不一样，而且有些系数没有计算过程，直接给的结果，但是计算出来的结果还需要进一步的判断，而百度这篇文章里对结果的判断写得不是很明白。后面我会把傻瓜式的公式摆出来，避开各种大坑的那种哈哈。
搞明白了坐标转换，我就开始着手准备软件方面的素材了，把硬件全部罗列出来有一个好处，就是你可以逐一攻破，即使整个系统看起来很复杂，但把它拆解成一个个独立模块后，还是很简单的。我根据这些周边硬件，设计了一系列的实验，如下图：
一开始我没设计这么多，比如实验2里，限定编码器滚动数字的范围，实验3，两个I2C模块共同运行的问题，实验9，实验10，都是在实践过程中出现了问题，或者有了新想法之后扩展出来的。完成一个实验，就把项目文件的名字写在后面，从1到10到最终完成，我又用了1个月的时间。
编程方面，尤其是对字符串的编辑，我反复学习了老外的项目经验，很受启发，如下图：
我的极简练的星表数据库也来自于这个项目，这位大牛人自制触屏无线goto，代码很复杂，我估计是没那个耐心做他这玩意儿。。。虽然他完全开源了
给你们看看我学习时做的笔记：
我只挑对这个项目有用的部分学习，其它模块的案例也是这样，所以虽然我做了看似很复杂的一套系统，其实我并不完全掌握arduino编程，好在arduino很容易上手，它费半天劲把复杂的代码黑盒化，看似绕了一个大圈，却能让更多像我这样，懂一点编程，又不愿意从头到尾学一遍的人，开心的玩上arduino，这就是它最牛的地方。
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下面是天球坐标转换地平坐标的公式，我只对变量进行说明，整个公式或者专业名词的含义，还请查阅资料，推荐看看《球面天文学》这是我接下来要攻读的一本书。
公式1： t=100/15+n*24/365.2422+T-(sj-j)/15-RA t=天体的时角，单位为小时 n=当天在全年中的日序 闰年2月29天，平年2月28天 T=观测时间 例如21.5h，就是21点30分 sj=观测地时区经度，北京是+120度 j=观测地经度，我的是116.397度 RA=目标的赤经（J2000），例如天狼星就是6.75225h（单位小时） **除15的项都是要把角度单位转换成小时单位，因为t的单位是小时 **t既然单位是小时，就要小于24，所以计算出来的t如果大于等于24，就要进行这样的计算t=t-24，一直减到t<24为止。
公式2： ALT=asin（sin（LAT）*sin（DEC）+cos（LAT）*cos（DEC）*cos（t*15）） ALT=目标高度角 LAT=观测地的维度，计算的时候要把分秒都换算成度数 DEC=目标赤纬 **单位都为度 **但是计算机的三角函数计算，用的都是弧度，所以在程序里，比如要计算正弦，你得这样写：sin(LAT*PI/180)，把角度转换成弧度，当然你要事先定义一下PI是什么，在excel里就不用单独定义PI了。 **最后别忘了反正弦的计算要*180/PI，把弧度转换回角度。
公式3： AZ=acos（（sin(DEC) -sin(ALT)*sin(LAT)）/cos(ALT)*cos(LAT)） AZ=目标方位角 **如果sin（t*15）是负数，AZ就是目标的方位角，如果是正数，目标的方位角为：AZ=360-AZ **上面这些公式可以顺利的应用在北半球，东经区域内，南半球，西经，需要更改一些变量的符号。
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