small_tel/Docs/Common_descrription/common.tex

\documentclass[a4paper,12pt]{extarticle}
\usepackage{/home/eddy/ed, arcunits}
\nocolon
\title{Общее описание первой версии системы управления телескопами комплекса <<АстроМ>>}
\author{Емельянов Эдуард Владимирович\\ \small\itshape Лаборатория физики оптических транзиентов САО РАН}
\begin{document}
    \maketitle
    \tableofcontents

\section{Состав комплекса}
В данный момент комплекс представлен тремя независимыми телескопами на экваториальных монтировках в составе:
\begin{enumerate}
\item Панорамный купол <<Baader AllSky Dome 4.5-m>> с метеостанцией (не работают датчики влажности и
атмосферного давления);  телескоп <<Astrosib RC-500>> на монтировке <<10Micron GM4000HPS>>; компьютер системы
управления \url{robotel1.sao.ru}; управляемая розетка \url{robosock1.sao.ru} на основе одноплатного компьютера
<<Orange Pi zero>>; фотометр в составе ПЗС <<Fli ProLine PL16801>>, турели с фильтрами~B, V, R и~r', фокусера
<<FLI Atlas>>. Фотометр установлен в ньютоновском фокусе телескопа. На внутренней стенке купола размещен
осветитель <<плоского поля>> размером $60\times60\,$см.
\item Панорамный купол <<Astrosib ASD-4.5>>; телескоп <<Astrosib RC-500>> на монтировке <<10Mic\-ron GM4000HPS>>;
компьютер системы управления \url{robotel2.sao.ru}; управляемая розетка \url{robosock2.sao.ru} на основе
одноплатного    компьютера  <<Orange Pi zero>>; фотометр в составе ПЗС <<Fli ProLine PL16801>> и турели с
фильтрами~B, V, R и~r'.  Фотометр  установлен     в кассегреновском фокусе телескопа (используется штатный
фокусер вторичного зеркала телескопа).
\item Панорамный купол <<Astrosib ASD-4.5>>; телескоп <<Astrosib RC-500>> на вилочной монтировке <<Астросиб
ВМ-700>> (управляемой контроллером <<SiderealServo-II>>); ПЗС <<Fli ProLine PL16801>> для технических нужд
установлена в фокусе Кассегрена.
\end{enumerate}

Одноплатники управляемых розеток функционируют на основе ОС Armbian Linux (на основе Ubuntu), все остальные
компьютеры (управляющие телескопами и сервер)~--- на основе ОС Gentoo Linux.

Кроме того, комплекс оснащен (неработающей) системой пожарной и охранной сигнализации; системой
видеонаблюдения, подключенной к (неработающему) серверу-видеоре\-гис\-тра\-то\-ру, а также опрашиваемой
установленным на \url{roboserv.sao.ru} ПО Zoneminder, позволяющим осуществить мониторинг всех видеокамер.

Характеристики телескопов <<Astrosib RC-500>> с ПЗС FLI.
\begin{itemize}
\item Среднее качество изображения: $\arcsec{1.5}\div\arcsec{2}$.
\item Масштаб в прямом фокусе: $\arcsec{1.35}$ на пиксель 9\,мкм.
\item Поле зрения в прямом фокусе: $\arcdeg{1.53}\times\arcdeg{1.55}$.
\item Масштаб в фокусе Кассегрена: $\arcsec{0.46}$ на пиксель.
\item Поле зрения в фокусе Кассегрена: $\arcmin{32.1}\times\arcmin{31.9}$.
\item Вращение поля вследствие ошибок юстировки полярной оси: $<\arcsec{20}/$мин.
\item Фотометрическая точность\footnote{2021GCN.29277....1M,
2021ATel14459....1V}: до $\m{0.1}$ для звезд $\m{19}$.
\end{itemize}
Грубый механизм юстировки монтировок 10Micron не позволяет выставить полярную ось достаточно
точно, в результате чего наблюдается небольшое остаточное вращение поля.

Монтировки 10Micron имеют встроенную систему коррекции наведения (СКН), однако, список точек с данными
коррекции ограничен всего лишь 100~парами координат. Без этой системы точность наведения составляет не лучше
$1..\arcdeg{2}$, а точность сопровождения объекта хуже~$\arcsec{15}$ за десять минут. В режиме включенной СКН
точность наведения составляет не хуже~$\arcsec{15}$, точность сопровождения~--- не хуже~$\arcsec{3}$ за
10~минут экспозиции.

Обнаружен значительный (до 0.1\,мм за ночь~--- $\arcsec{5.5}$!) температурный дрейф фокуса, что приводит к
необходимости  выполнения дополнительных фокусировок в течение наблюдательной ночи.

Телескоп \No\,1 введен в режим регулярной опытной эксплуатации в феврале~2020\,г., \No\,2 эксплуатируется в
опытном режиме с января~2021\,г (изначально фотометр так же, как и на телескопе~\No\,1 был установлен в
ньютоновском фокусе, с апреля~2022\,г перенесен в фокус Кассегрена). Телескоп \No\,3 нуждается в разработке
специальной системы управления (т.к. имеет примитивный контроллер монтировки, в отличие от~\No\,1 и~\No\,2),
кроме того, не завершены монтажные и пусконаладочные работы в башне этого телескопа (в т.ч. прокладка линий
электропитания и связи; установка системы осушения воздуха в подкупольном пространстве).

Также в состав комплекса входит сервер обработки данных \url{roboserv.sao.ru}, дисковый накопитель
\url{robonas.sao.ru} и второстепенное оборудование. Для удобства проведения примитивных операций (включить
питание, открыть купол и т.д.) в куполе телескопа~\No\,1 установлен wifi-роутер.

Для организации наблюдений в полуавтоматическом режиме (решение о возможности начать наблюдения, а также
начальную фокусировку проводит человек) разработан ряд демонов с сетевым доступом, позволяющих осуществлять
управление узлами комплекса. Дальнейшее выполнение наблюдений производится по сценарию, например, в виде
bash-скрипта.

\section{Состав предварительной системы управления телескопами}
\subsection{Метеорологические параметры}
Для получения доступа к метеорологическим параметром на \url{robotel1.sao.ru} работает утилита
\texttt{weatherdaemon}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Daemons/weatherdaemon}},
ее параметры:
\begin{description}
\item[-P, -{}-pidfile=arg] полный путь к PID-файлу (по умолчанию \texttt{/tmp/weatherdaemon.pid});
\item[-b, -{}-baudrate=arg] скорость работы с последовательным портом, к которому подключена локальная
метеостанция (по умолчанию: 9600);
\item[-d, -{}-device=arg] полный путь к устройству последовательного порта;
\item[-e, -{}-emulation] эмуляция последовательного порта для тестов (регулярно выдается одно и то же
сообщение);
\item[-h, -{}-help] отображение справки;
\item[-l, -{}-logfile=arg] файл для сохранения логов (по умолчанию отсутствует);
\item[-p, -{}-port=arg] номер порта сокета, в который будут выдаваться полученные метеоданные (по умолчанию
12345);
\item[-v, -{}-verb] каждый \verb'-t' увеличивает уровень детализации сообщений и логгирования.
\end{description}

Утилита один раз в 10~секунд опрашивает локальную метеостанцию, откуда берется информация о температуре
воздуха, скорости ветра и наличии осадков. Также опрашивается СУ~БТА на предмет метеоданных. При подключении к
сокету на заданном порту выдается информация (далее она повторяется каждые 10~секунд~--- сразу после получения
новых данных с местной метеостанции), например:
\begin{verbatim}
Rain=1
Clouds=0.0
Exttemp=10.7
Wind=1.4
BTAExttemp=12.1
BTAPres=597.2
BTAWind=0.9
BTAHumid=98.9
Time=1658239138
\end{verbatim}
Поля с префиксом <<BTA>> содержат информацию с метеостанции БТА. Форсировать получение данных можно,
передав любой символ в сокет (при этом будет отображен последний пакет информации). Поле <<Time>> содержит
UNIX-time последнего измерения. Поле <<Clouds>> содержит данные датчика, измеряющего условную температуру неба
(чем больше его значение, тем лучше качество изображения; оптимальным для начала наблюдений является значение
не меньше~2500).

Для упрощения использования метеоданных в файлах-сценариях разработан bash-скрипт
\texttt{chkweather}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Daemons/weatherdaemon/chkweather}},
который производит разбор полученных из сокета (при помощи утилиты \texttt{netcat}) данных и, помимо того, что
выводит их в stdout, завершается с кодом ошибки в случае, если погодные условия не позволяют проводить наблюдения
(Clouds меньше~1700, наличие осадков, либо ветер свыше 15\,м/с). В случае, если в течение пяти минут скрипт
возвращает ошибку, необходимо прекратить наблюдения, припарковать телескоп и закрыть створки телескопа и купола.

\subsection{Управление телескопом}
Полностью управление узлами телескопа еще не реализовано (т.е. нет возможности получить величину температуры
его узлов, включить вентиляторы охлаждения главного зеркала или нагрев вторичного), есть лишь возможность
работать со створками телескопа (открыть/закрыть), для чего на телескопе~\No\,1 работает утилита
\texttt{teldaemon}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Daemons/teldaemon}}. Ее
аргументы:
\begin{description}
\item[-d, -{}-device=arg] полный путь к устройству последовательного порта;
\item[-e, -{}-echo] <<эхо>> команды пользователя;
\item[-h, -{}-help] отображение справки;
\item[-l, -{}-logfile=arg] файл для сохранения логов (по умолчанию отсутствует);
\item[-p, -{}-port=arg] номер порта сокета, по которому будут приниматься команды (по умолчанию
4444);
\item[-t, -{}-terminal] работать в режиме терминала, передавая все пользовательские данные в порт и
выдавая обратно ответ.
\end{description}

Посылать команды (open, close и status) можно как напрямую в сокет при помощи \texttt{netcat}, так и из
адресной строки браузера или запросом \texttt{curl}, например:\\
\centerline{\texttt{curl localhost:4444/status}}

На телескопе~\No\,2 управление производится иначе: т.к. он работает в кассегреновском фокусе, задавать
положение фокуса и открывать/закрывать створки необходимо прямыми командами в порт. Для этой цели используются
скрипты \texttt{Chfocus}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Daemons/astrosib/Chfocus}}
(задание положения фокусера; кроме того, этот скрипт заполняет файл FOCUS.hdr в локальной директории данными
для FITS-заголовка с информацией о текущем отсчете фокусера),
\texttt{OpenScope}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Daemons/astrosib/OpenScope}}
и \texttt{CloseScope}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Daemons/astrosib/CloseScope}} (открыть и
закрыть створки телескопа).

\subsection{Управление монтировкой <<10Micron>>}
Сетевой взаимосвязью пользователя с монтировкой является утилита
\texttt{stellariumdaemon}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Daemons/10micron_stellarium}},
 имеющая следующие аргументы:
\begin{description}
\item[-D, -{}-dbgport=arg] сетевой порт, позволяющий работать напрямую с терминалом управления
монтировкой (для
ввода команд напрямую);
\item[-P, -{}-pidfile=arg] PID-файл (по умолчанию \texttt{/tmp/stellariumdaemon.pid});
\item[-W, -{}-wname=arg] имя или IP-адрес компьютера, на котором запущен <<погодный демон>>;
\item[-d, -{}-device=arg] полный путь к устройству последовательного порта;
\item[-e, -{}-emulation] работа в режиме эмуляции (только для клиента Stellarium);
\item[-h, -{}-help] отображение справки;
\item[-l, -{}-logfile=arg] файл для сохранения логов (по умолчанию отсутствует);
\item[-p, -{}-port=arg] номер порта сокета, по которому будут приниматься команды от Stellarium (по
умолчанию 10000);
\item[-w, -{}-wport=arg] номер порта сервера <<погодного демона>>.
\end{description}

Утилита позволяет задавать положение телескопа из виртуального планетария Stellarium, а также вводить любые
команды напрямую. Например, так можно навести телескоп на точку $A=90\degr$, $Z=45\degr$:
\begin{verbatim}
#!/bin/bash

A="90:00:00"
H="45:00:00"

function sendcmd(){
    echo $1 | nc 192.168.70.33 10001 -q10
}

sendcmd ":Sz${A}#"
sendcmd ":Sa${H}#"
sendcmd ":MS#"
while true; do
ANS=$(sendcmd ":Gstat#")
echo $ANS
[ $ANS == "0#" ] && break
sleep 2
done
\end{verbatim}

Скрипт
\texttt{GetCoords}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Auxiliary_utils/bash_scripts/GetCoords}}
позволяет получить текущие координаты телескопа. Также для этих целей служит утилита
\verb'send_coords'\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Daemons/send_coordinates}}, позволяющая
работать с монтировкой через интерфейс Stellarium. Ее аргументы:
\begin{description}
\item[-H, -{}-host=arg]  имя или IP-адрес хоста, где запущен демон <<10Micron>> (по умолчанию:
localhost);
\item[-P, -{}-port=arg] порт сокета на этом хосте (умолчание: 10000);
\item[-d, -{}-dec=arg] склонение цели (DD:MM:SS.SS);
\item[-h, -{}-help] отображение справки;
\item[-m, -{}-monitor] мониторинг координат (утилита не завершается, пока пользователь не прервет
ее);
\item[-q, -{}-quiet] подавлять любой вывод в терминал;
\item[-r, -{}-ra=arg] прямое восхождение цели (HH:MM:SS.SS).
\end{description}

\subsection{Управление куполами}
Управление куполами так же реализовано в виде сетевого сервиса. Купол <<Baader>> управляется сервисом
\texttt{domedaemon}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Daemons/domedaemon}}.
Вспомогательная задача этого сервиса~--- не дать куполу закрыться во время наблюдений по таймауту watchdog'а.
Аргументы:
\begin{description}
\item[-d, -{}-device=arg] полный путь к устройству последовательного порта;
\item[-e, -{}-echo] <<эхо>> команды пользователя;
\item[-h, -{}-help] отображение справки;
\item[-l, -{}-logfile=arg] файл для сохранения логов (по умолчанию отсутствует);
\item[-p, -{}-port=arg] номер порта сокета, по которому будут приниматься команды (по умолчанию
55555);
\item[-t, -{}-terminal] работать в режиме терминала, передавая все пользовательские данные в порт и
выдавая обратно
ответ.
\end{description}
Команды управления аналогичны командам телескопа.

Подобным же образом устроен сервис управления куполом
<<Astrosib>>\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Daemons/domedaemon-astrosib}}. При
работе с этим куполом отмечена проблема: сбой управляющего компьютера в случае ручного (при помощи кнопок на
панели контроллера) перемещения створок купола в промежуточное положение между полностью открытым и полностью
закрытым состоянием (например, частично приоткрыть купол). Этот сбой чреват аварией с физическим разрушением
купола, поэтому крайне не рекомендуется пользоваться кнопками на панели.

При эксплуатации куполов <<Baader>> и <<Astrosib>> в зимнее время отмечена проблема в них обоих: в случае,
если створка купола упирается в лед или плотный снег так, что привод двигателя входит в состояние ошибки по
превышению рабочего тока, сброс ошибки возможен исключительно вручную путем снятия и подачи питания снова. При
этом с большой вероятностью у купола <<Astrosib>> возможна вышеуказанная поломка. Купол <<Baader>> же можно
оснастить магнитным пускателем, разрывающим цепи питания приводов в случае такой проблемы.

Для купола <<Astrosib>> требуется полная переработка системы управления (приводы допускают управление по
RS-485, в т.ч. диагностику и сброс ошибок) с полной заменой управляющей логики. Возможно, установка дешевых
многооборотных абсолютных энкодеров на валы двигателей упростит и значительно обезопасит процесс управления
куполом.

\subsection{Управление питанием аппаратуры}
На телескопах~\No\,1 и~\No\,2 в роли управляемых розеток выступают одноплатные компьютеры Orange Pi
Zero, к которым подключены релейно-симисторные модули на основе микроконтроллера
STM8S003\footnote{\url{https://github.com/eddyem/STM8_samples/tree/master/220controlled_socket}}.
Помимо двух силовых коммутационных узлов модули имеют один выход на p-канальном MOSFET с открытым
стоком,  два выхода с открытым стоком на n-канальных MOSFET, один логический вход без развязки,
один вход с развязкой через оптопару и два выхода с развязкой через оптопары. Один из выходов обоих
контроллеров питания (выход~1) используется для включения системы управления монтировкой
<<10Micron>>.

Модуль управления питанием подключается к управляющему одноплатнику по USB через преобразователь USB--UART,
скорость 9800\,бод, 8N1. Протокол управления текстовый. Началом является символ двоеточия, концом~--- символ
решетки. Между ними помещается один из управляющих символов:
\begin{description}
\item[A] выключить симистор канала~0;
\item[B] выключить симистор канала~1;
\item[c/C] проверить входы 0/1;
\item[i/I] отобразить амплитуду тока в канале~0;
\item[k/K] включить/выключить ключ~P0;
\item[l/L] включить/выключить ключ~N0;
\item[m/M] включить/выключить ключ~N1;
\item[n/o] активировать выход~0/1;
\item[N/O] деактивировать выход~0/1;
\item[s/S] отобразить текущее состояние входов и выходов;
\item[y/Y] включить/выключить реле~0;
\item[z/Z] включить/выключить реле~1.
\end{description}

Команды отсылаются в модули напрямую из
bash-скриптов\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Daemons/netsocket}}. На
управляющих телескопами машинах настроен ssh-вход на <<розетки>> по ключам, что позволяет при помощи
простейших сценариев выполнять включение-выключение\footnote{например,
    \url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Auxiliary_utils/bash_scripts/HWoff}}.

На телескопе~\No\,1 также установлена подсветка подкупольного пространства и светильник <<плоского поля>>,
подключенные через двухканальный USB-модуль реле. Модуль управляется посредством утилиты
\verb'relay_manage'\footnote{\url{https://github.com/eddyem/eddys_snippets/tree/master/USBrelay}}. На нулевом
канале установлено освещение подкупольного, а на первом~--- <<плоского поля>>. Аргументы командной строки:
\begin{description}
\item[-d, -{}-device=arg] полный путь к файлу устройства (если к компьютеру подключено несколько
реле, udev-скрипт создает в директории \verb'/dev' файлы \texttt{relayX}, где X~-- номер
устройства);
\item[-h, -{}-help] отобразить справку;
\item[-q, -{}-quiet] не отображать в терминал информацию;
\item[-r, -{}-reset=arg] выключить реле с заданным номером;
\item[-s, -{}-set=arg] включить реле с заданным номером.
\end{description}
Аргументы \verb'-s' и \verb'-r' могут встречаться в любом количестве (т.е. сразу можно
включить\slash выключить несколько каналов).


\subsection{Управление узлами фотометра}
Для управления всеми узлами FLI используется утилита
\verb'fli_control'\footnote{\url{https://github.com/eddyem/mytakepic/tree/master/fli_control}}
(рекомендуется заменить ее на более современную
\verb'ccd_capture'\footnote{\url{https://github.com/eddyem/CCD_Capture}}).
Аргументы:
\begin{description}
\item[-8, -{}-8bit] работа в восьмибитном режиме (если доступна);
\item[-A, -{}-author=arg] значение поля AUTHOR FITS-заголовка;
\item[-D, -{}-display] отобразить полученное изображение в псевдоцветах в окне OpenGL;
\item[-F, -{}-fast] быстрый режим считывания;
\item[-I, -{}-instrument=arg] значение поля INSTRUME FITS-заголовка;
\item[-N, -{}-obsname=arg] значение поля OBSERVER FITS-заголовка;
\item[-O, -{}-object=arg] значение поля OBJECT FITS-заголовка;
\item[-P, -{}-prog-id=arg] значение поля PROGRAM FITS-заголовка;
\item[-V, -{}-verbose] увеличение уровня подробности сообщений;
\item[-Y, -{}-objtype=arg] значение поля OBJTYPE FITS-заголовка;
\item[-a, -{}-addsteps=arg] относительное перемещение фокусера на заданное количество шагов;
\item[-c, -{}-conf-ioport=arg] конфигурация порта I/O (1~-- выход, 0~-- вход для каждого бита);
\item[-d, -{}-dark] снимать <<темновые>> кадры;
\item[-f, -{}-nflushes=arg] сделать N~засветок матрицы перед экспозицией (не работает для PL16801);
\item[-g, -{}-goto=arg] переместить фокусер в заданную абсолютную позицию (количество шагов);
\item[-h, -{}-hbin=arg] горизонтальный биннинг;
\item[-i, -{}-get-ioport] получить состояние порта I/O;
\item[-n, -{}-nframes=arg] количество кадров в серии;
\item[-p, -{}-pause=arg] пауза (в секундах) между кадрами серии;
\item[-r, -{}-addrec] внести в FITS-заголовок записи из указанного файла (таких файлов может быть
несколько);
\item[-s, -{}-set-ioport=arg] установить значение порта I/O;
\item[-t, -{}-set-temp=arg] установить температуру чипа ПЗС;
\item[-v, -{}-vbin=arg] вертикальный биннинг;
\item[-w, -{}-wheel-set=arg] установить заданную позицию колеса турели фильтров (начиная с нуля);
\item[-x, -{}-exptime=arg] установить время экспозиции (\textbf{милли}секунд);
\item[-{}-X0=arg] а также -{}-X1, -{}-Y0 и -{}-Y1~-- установить координаты части фрейма (в случае
значения $-1$ выбирается минимальная или максимальная величина, включая область оверскана);
\item[-{}-async] асинхронное (без ожидания окончания) движение шагового двигателя турели\slash
фо\-ку\-се\-ра;
\item[-{}-close-shutter] закрыть затвор;
\item[-{}-help] отобразить справку;
\item[-{}-open-shutter] открыть затвор;
\item[-{}-rewrite] перезаписать выходной файл, если он существует (иначе будет выдано сообщение об
ошибке и файл записан не будет);
\item[-{}-shutter-on-high] затвор откроется и экспозиция начнется при наличии высокого сигнала на
контакте~5 порта~I/O;
\item[-{}-shutter-on-low] затвор откроется и экспозиция начнется при наличии низкого сигнала на
контакте~5 порта~I/O.
\end{description}

При проведении первых технических наблюдений было замечено, что данные модели ПЗС не оснащены ИК-засветкой,
гарантирующей повторяемость результатов измерений. В итоге на снимках появлялись <<д\'ухи>> (особенно от ярких
объектов). ПЗС были модифицированы: зазор между покровным стеклом ПЗС и затвором увеличен до 0.8\,мм, а по
периметру крышки вокруг затвора установлено четыре ИК-светодиода (850\,нм). Управление светодиодами подключено
к каналу~8 порта~I/O ПЗС. Для организации preflash в данном случае необходимо использовать сценарий:
\begin{verbatim}
#!/bin/bash

echo "Wait, pre-flashing is in process"
fli_control -c8 >/dev/null
fli_control -s0 >/dev/null
fli_control -x2000 -d -F
fli_control -s8 >/dev/null
fli_control -c0 >/dev/null
fli_control -F -x1 -v32 -h32 -n2 -d  >/dev/null
fli_control -x1 -v32 -h32 -d  >/dev/null
fli_control -x1 -v2 -h2 -d
\end{verbatim}
В данном случае выполняется настройка контакта~8 порта~I/O на выход, значение контакта устанавливается в нуль (что
включает светодиоды, чьи аноды подтянуты к питанию через токозадающий резистор), далее выполняется
двухсекундная экспозиция с закрытым затвором в режиме быстрого считывания. После чего светодиоды отключаются и
порт переконфигурируется обратно в режим входа. Последующие четыре чтения в разных режимах полностью снимают
<<д\'ухи>> от засветки, выводя уровень сигнала на средний уровень bias. Рекомендуется делать preflash перед каждым
научным кадром и кадром <<плоского поля>>. В случае съемки темновых и bias'ов этого не требуется.

Отмечено, что при работе в быстром режиме считывания следующий кадр в обычном режиме получается испорченным.
Поэтому при переходе между разными скоростями считывания необходимо делать тестовый промежуточный кадр. Для
ускорения считывания можно использовать биннинг (\verb'-v32' \verb'-h32').

\subsection{Вспомогательные утилиты}
Для запуска наблюдений рекомендуется использовать скрипт
\texttt{STARTobs}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Auxiliary_utils/bash_scripts/STARTobs}},
 который включает питание аппаратуры,
открывает створки телескопа и купола, устанавливает температуру светоприемника фотометра в~$-45\degr$C.
Скрипт
\texttt{STOPobs}\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/blob/master/Auxiliary_utils/bash_scripts/STOPobs}}
 выполняет указанные действия в обратном порядке, закрывая створки и отключая питание.
Обратите внимание на то, что этот скрипт не паркует телескоп перед отключением питания, запарковать необходимо
скриптом \verb'park_telescope'. В случае телескопа~\No\,1 парковочным положением является наведение телескопа на
осветитель <<плоского поля>>.

При наблюдении в режиме автоматического сценария без участия человека необходимо выполнить следующую базовую
последовательность действий.
\begin{enumerate}
\item Проверить состояние погоды (\texttt{chkweather}). Если скрипт завершен с ошибкой, запускать наблюдения нельзя.
\item Включить питание и открыть телескоп и купол (\texttt{STARTobs}).
\item\label{cycle} В цикле проверять состояние погоды и выполнять наблюдения по программе (менять фильтры в турели,
менять фокусное расстояние на поправку к фильтру, выполнять экспозицию перенаводить телескоп).
\item Проверить состояние телескопа при помощи \verb'send_coords' (если оно не равно~0, перенавести телескоп на
объект). Также, чтобы не потерять экспозиций, можно проверять командой \verb':Gmte#', отправляемой в отладочный
порт \texttt{stellariumdaemon} время (в минутах) до перекладки (если оно меньше времени экспозиции плюс две--три
минуты, вызвать \verb'send_coords' для перенаведения телескопа с перекладкой).
\item В случае неблагоприятных условий погоды в течение более, чем 3--5 минут, либо окончании ночи, припарковать
телескоп и закрыть купол, иначе~--- вернуться к п.\,\ref{cycle}.
\item\label{flats} При необходимости выполнить съемки <<плоских полей>> и прочих калибровочных данных.
\item Выполнить \texttt{STOPobs} для полного завершения наблюдений.
\end{enumerate}

В случае переменчивой погоды допускается парковку телескопа и пункт~\ref{flats} отложить до
наступления утра, а при закрытом куполе мониторить погоду: в случае, если состояние вернется в
нормальное и будет таковым свыше 15~минут, можно открыть купол и продолжить наблюдения.

Для упрощения определения времени начала и окончания наблюдений можно воспользоваться утилитой
noon\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Auxiliary_utils/Sun}}.
По умолчанию эта утилита отображает время прохода видимого диска Солнца через небесный меридиан
(т.е. истинный солнечный полдень). Время~--- в секундах UNIX-time.
В случае, если утилита запущена под именем \verb'sunrise', отображается время ближайшего восхода
Солнца с пересечением заданного угла под горизонтом (аргумент утилиты).
Запуск под именем \verb'sunset' дает время захода. Без аргументов вычисляется время окончания или
начала астрономических сумерек (для определения времени начала или окончания наблюдений). Помимо
значения угла аргументом может быть <<standard>> (пересечение горизонта), <<civil>>~-- граница
гражданской ночи, <<nautic>>~-- граница навигационной ночи или <<astro>>~-- граница астрономической
ночи.

\section{Юстировка полярной оси и коррекция системы наведения}
Юстировка полярной оси производится механически при помощи ручного пульта управления телескопом.
Для точной коррекции понадобится также переносной компьютер (чтобы иметь возможность выставить
звезду в центр кадра). Юстировка производится итеративно путем последовательных наведений на
Полярную звезду и звезду вдалеке от полюса (ближе к югу). Вначале коррекцией с пульта южная звезда
устанавливается в центр кадра ПЗС, далее телескоп наводится на Полярную и при помощи шестигранных
ключей необходимо выставить ось телескопа так, чтобы звезда находилась в центре кадра. Посредством
небольшого количества итераций ось выставляется с точностью до десятка угловых секунд.

Для расчета данных системы коррекции наведения (СКН) необходимо получить астрометрические поля
минимум в сотне равномерно распределенных по полусфере точках. Координаты точек рассчитываются при
помощи octave-функции \verb'angdist':
\begin{verbatim}
num_pts = 100;
indices=[0:num_pts/2-1]+0.5;
phi = acos(1 - 2*indices/num_pts);
theta = pi * (1 + sqrt(5)) * indices;
phi=pi/2-phi; % Zd -> H
lowest=20*pi/180;
idx=find(phi<lowest);
phi(idx)=[];
theta(idx)=[];

s=size(phi,2);

A=[]; H=[];
for i = 1:s; A=[A 180-mod(theta(i), 2*pi)*180/pi]; H=[H phi(i)*180/pi]; endfor
[~,idx]=sort(A);
As=A(idx); Hs=H(idx);

f=fopen("azimuth-altitude", "w");
for i = 1:s
Az = As(i);
if (Az < 0); Az += 360.; endif
fprintf(f, "%s\t%s\n", ang(Az), ang(Hs(i)));
printf("%s\t%s\n", ang(Az), ang(90-Hs(i)));
endfor
fclose(f);
\end{verbatim}
Она использует функцию \verb'ang', преобразующую угловую меру в строковый вид:
\begin{verbatim}
function s=ang(a)
% convert angle (in degr) into a string DD:MM:SS
sgn = "";
if(a < 0) sgn = "-"; a = -a; endif
d = floor(a);
a = (a-d)*60.;
m = floor(a);
a = (a-m)*60.;
s = sprintf("%s%02d:%02d:%02d", sgn, d, m, round(a));
endfunction
\end{verbatim}
В итоге генерируется файл, который отправляется на вход скрипта, выполняющего наведения телескопа
на все точки в альт-азимутальных координатах:
\begin{verbatim}
#!/bin/bash
# ./sendcmds < azimuth_altitude

function sendcmd(){
    echo $1 | nc 192.168.70.33 10001 -q10
}

badweather=0

while read A H; do
chkweather 1600 > lastweather && badweather=0 || badweather=$((badweather+1))
[ $badweather -gt 5 ] && break
echo "badweather=$badweather"
sendcmd ":Sz${A}#"
sendcmd ":Sa${H}#"
sendcmd ":MS#"
while true; do
ANS=$(sendcmd ":Gstat#")
echo $ANS
[ $ANS == "0#" ] && break
sleep 2
done
/usr/bin/fli_control -r /tmp/10micron.fitsheader -x20000 field
done
\end{verbatim}

После запускается скрипт \verb'solve_all', выполняющий астрометрию:
\begin{verbatim}
#!/bin/bash
for f in *; do
solve-field --use-sextractor --no-remove-lines --uniformize 0 --radius 2 \
    -p -L 1.3 -H 1.4 -u arcsecperpix $f
done
rm -f *.axy *.corr *.xyls *.match *.rdls *.solved *.wcs
\end{verbatim}
Астрометрия производится при помощи пакета astrometry.net\footnote{\url{http://astrometry.net/}},
установленного локально (с локально развернутыми индексными файлами необходимого масштаба). В итоге получается
набор файлов с суффиксом \verb'.new', использующихся далее. Для окончательных расчетов таблицы ошибок
используется
утилита \verb'PCS_create'\footnote{\url{https://github.com/eddyem/small_tel/tree/master/Auxiliary_utils/PCS_create}} (к
сожалению, разработчики монтировки 10Micron не позаботились об автоматическом или полуавтоматическом
выполнении подобных работ):
\begin{verbatim}
PCS_create -Hd --ha > PCS_list
PCS_create -HDd --ha > PCS_listHAdelta
PCS_create -t > PCS_list_10micron
\end{verbatim}
В результате получается список ошибок в удобочитаемом человеком виде (для исключения выбросов) и в
виде, согласно протоколу монтировки <<10Micron>>. Можно скорректировать выходной файл
\verb'PCS_list_10micron', оставив 100~объектов без выбросов погрешностей наведения (монтировка не
принимает более ста значений). Далее этот файл передается в монтировку при помощи скрипта:
\begin{verbatim}
#!/bin/bash

function sendcmd(){
    echo "Send $*"
    echo "$*" | nc localhost 10001 -q10
}

sendcmd "pause"
sendcmd ":newalig#"
while read str; do
sendcmd $str
done < PCS_list_10micron
sendcmd ":endalig#"
sendcmd ":getalst#"
sendcmd "continue"

echo "Well done"
\end{verbatim}
Команды <<pause>> и <<continue>> дают понять утилите \verb'stellariumdaemon', что необходимо
прервать или продолжить прием внешних команд наведения (для обеспечения безопасности передачи
данных). Далее каждая вычисленная точка отклонений передается в монтировку и дается команда
пересчитать коэффициенты СКН.


\end{document}