【摘要】： 大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)是國際領(lǐng)先的光譜巡天望遠(yuǎn)鏡。它的大口徑和大視場(chǎng)使其具有很強(qiáng)的光譜巡天觀測(cè)能力。LAMOST是一個(gè)由多個(gè)子系統(tǒng)組成的高度復(fù)雜的系統(tǒng)，它的觀測(cè)行為的復(fù)雜性要求它使用觀測(cè)控制系統(tǒng)(OCS)進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)控制。OCS是LAMOST的上層控制系統(tǒng)軟件。OCS的主要目的是管理、協(xié)調(diào)和控制各子系統(tǒng)行為，使整個(gè)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)有條不紊地、按計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行天文觀測(cè)。它將是一個(gè)通過子系統(tǒng)之間、運(yùn)行模塊之間的軟硬件接口構(gòu)成的多層次的、集中與分散相結(jié)合的觀測(cè)控制系統(tǒng)。作為世界上領(lǐng)先的大型望遠(yuǎn)鏡的控制軟件，OCS自身也是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，且沒有多少先例可循。對(duì)LAMOST觀測(cè)控制的研究牽涉到軟件開發(fā)、觀測(cè)流程物理內(nèi)容的探討、與子系統(tǒng)交互、系統(tǒng)測(cè)試等諸方面的問題。這些問題的分析與解決不僅有助于推動(dòng)LAMOST的項(xiàng)目工程進(jìn)展，也將為LAMOST的后續(xù)工作開展留下重要的經(jīng)驗(yàn)和資料。 LAMOST的觀測(cè)控制是對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)控制的集合。OCS的工作模式基于對(duì)子系統(tǒng)的命令控制，從中抽象出命令驅(qū)動(dòng)模型，即OCS對(duì)子系統(tǒng)的控制是一種命令-狀態(tài)反饋-命令的翻滾式過程。在這種命令驅(qū)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，OCS與子系統(tǒng)間制訂了命令的接收／拒絕協(xié)議和命令的執(zhí)行反饋協(xié)議。前者用于和子系統(tǒng)的控制對(duì)話，后者用于對(duì)子系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)做出有效的處理。 基于軟件復(fù)用和框架設(shè)計(jì)的思想，OCS采用了基于組件和模塊的分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這使得OCS在開發(fā)和使用過程中能夠具有良好的可維護(hù)性和擴(kuò)展性。由于觀測(cè)控制是圍繞觀測(cè)流程的進(jìn)行和完成展開的，本文在觀測(cè)流程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了OCS的各核心模塊。 隨著LAMOST工程進(jìn)展，LAMOST小系統(tǒng)走上項(xiàng)目日程。本文針對(duì)小系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)OCS在小系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了研究和分析，設(shè)計(jì)和開發(fā)了用戶界面。根據(jù)OCS即將投入實(shí)際聯(lián)調(diào)和軟件開發(fā)本身的需要，對(duì)OCS-2.30版進(jìn)行了系統(tǒng)和全面的測(cè)試工作。同時(shí)對(duì)OCS參與小系統(tǒng)的實(shí)際聯(lián)調(diào)測(cè)試作出計(jì)劃和展望。 OCS對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)統(tǒng)一管理和驅(qū)動(dòng)調(diào)度，使所有子系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)合作，按部就班地完成觀測(cè)流程。OCS控制的子系統(tǒng)包括觀測(cè)戰(zhàn)略系統(tǒng)(SSS)、望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)(TCS)、焦面儀器控制系統(tǒng)(ICS)、數(shù)據(jù)獲取與在線處理系統(tǒng)(DHS)、氣象信息系統(tǒng)(WIS)等。其中，DHS作為一個(gè)對(duì)觀測(cè)結(jié)果在線處理和評(píng)估的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，承擔(dān)著對(duì)CCD數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)和管理分析等重要任務(wù)。它從OCS接受命令，控制著各個(gè)CCD的工作行為。本文搭建了DHS的數(shù)據(jù)獲取和存儲(chǔ)模型，同時(shí)定義了其中的接口方法以及DHS的基本命令與參數(shù)，，為將來DHS的完成做出了重要預(yù)研。 論文的最后在現(xiàn)有OCS的基礎(chǔ)上，從分布式模型的角度和數(shù)據(jù)模式的角度分別對(duì)OCS的設(shè)計(jì)框架提出了進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)的思路，并詳細(xì)分析了其優(yōu)點(diǎn)所在和可行性，為OCS日后的繼續(xù)發(fā)展和完善打下了良好的基礎(chǔ)。 本論文全文共七章。第一章介紹了LAMOST的項(xiàng)目背景和科學(xué)目標(biāo)，闡述了其同時(shí)具備大口徑和大視場(chǎng)的科學(xué)原理，提出使用觀測(cè)控制系統(tǒng)是LAMOST進(jìn)行觀測(cè)的必然選擇。 第二章介紹了觀測(cè)控制系統(tǒng)OCS的系統(tǒng)模型和設(shè)計(jì)框架。OCS進(jìn)行觀測(cè)控制的主旨是控制各個(gè)子系統(tǒng)完成觀測(cè)流程，從這一根本目的出發(fā)，抽象出OCS的命令驅(qū)動(dòng)模型和分布式系統(tǒng)框架。最后簡單介紹了OCS體系結(jié)構(gòu)所采用的CORBA規(guī)范和OCS的開發(fā)環(huán)境，以及OCS與子系統(tǒng)之間的接口協(xié)議。 第三章主要講述OCS各核心模塊，包括命令執(zhí)行器、消息總線和各子系統(tǒng)代理等組件。圍繞它們?cè)谟^測(cè)流程中的作用，詳細(xì)地分析了這些組件的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。 第四章以O(shè)CS-2.30版本為基礎(chǔ)，圍繞OCS在小系統(tǒng)上的應(yīng)用介紹了所展開的一系列工作。包括觀測(cè)流程控制臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，OCS-2.30的測(cè)試以及OCS在小系統(tǒng)上的測(cè)試計(jì)劃分析等內(nèi)容。 第五章設(shè)計(jì)了DHS與CCD整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的框架模型，提出雙分布式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的接口，定義了DHS的基本命令和參數(shù)。 第六章在現(xiàn)有OCS模型框架的基礎(chǔ)上，提出了新的系統(tǒng)分布方案和數(shù)據(jù)模式，并對(duì)其優(yōu)點(diǎn)和可行性作了詳細(xì)分析和深入研究。 第七章總結(jié)了本論文的工作，并對(duì)LAMOST觀測(cè)控制和數(shù)據(jù)獲取的后續(xù)工作進(jìn)行了展望，提出了一些建議。 附錄收錄了OCS研究和開發(fā)實(shí)現(xiàn)過程中的一些技術(shù)資料，主要是作者在日常工作中的翻譯、整理或歸納所得。 論文最后是參考文獻(xiàn)，在校期間發(fā)表的文章列表以及致謝部分。 本論文的創(chuàng)新之處主要有以下幾點(diǎn)： 1)在前期OCS的研究和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)OCS二級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了工程要求，通過了工程指揮部的測(cè)試和驗(yàn)收。 2)基于所實(shí)現(xiàn)的OCS-2.30版，對(duì)OCS在小系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。首次將物理實(shí)驗(yàn)方法與軟件工程測(cè)試相結(jié)合對(duì)OCS關(guān)鍵核心模塊進(jìn)行了多方面的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果證明OCS不但在軟件層面上能夠運(yùn)行LAMOST的觀測(cè)流程，同時(shí)在物理性質(zhì)上也滿足LAMOST及其小系統(tǒng)的觀測(cè)控制需要，確保了系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。 3)預(yù)研了LAMOST數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，為DHS建立了系統(tǒng)框架，首次在LAMOST中提出雙分布數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型，解決了觀測(cè)流程中大批量CCD數(shù)據(jù)的并行讀取、存儲(chǔ)與發(fā)布的技術(shù)難題。
【圖文】：

們的演化狀況川。今由成像巡天記錄下來的數(shù)以百計(jì)的各類天體中，己記錄的天體有1譜的天體只有105個(gè)。也就是說，只有很小的一部分(約萬分之一)因是長期以來，一架望遠(yuǎn)鏡同一時(shí)間只能記錄一個(gè)天文目標(biāo)的光譜�！岸嗄繕�(biāo)光譜光纖”技術(shù)實(shí)驗(yàn)成功才有了轉(zhuǎn)機(jī)。大批量的巡天觀測(cè)成之一曰。常的觀測(cè)不同。巡天觀測(cè)是按照預(yù)先制訂的觀測(cè)計(jì)劃對(duì)全天或者特定某些天體進(jìn)行的批量觀測(cè)。觀測(cè)數(shù)據(jù)往往是大量的，通常需要程序進(jìn)遠(yuǎn)鏡的原理來說，通常是由一個(gè)長焦距物鏡(主鏡)將天體的影像聚個(gè)(短焦距)目鏡把這個(gè)影像放大。從望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造來說，天文望遠(yuǎn)反射望遠(yuǎn)鏡和折反射望遠(yuǎn)鏡三大類【’]。望遠(yuǎn)鏡折射望遠(yuǎn)鏡是以會(huì)聚遠(yuǎn)方物體的光而現(xiàn)出實(shí)像的透鏡為物鏡的望遠(yuǎn)鏡折射集中在焦點(diǎn)，分為伽利略型和開普勒型兩種。

圖1.2兩種折射望遠(yuǎn)鏡的光路圈反射式望遠(yuǎn)鏡反射望遠(yuǎn)鏡不使用物鏡，而用稱為主鏡的凹面反射鏡，另外有一面叫做次要鏡的小鏡將主鏡所收集的光反射出鏡筒外，再使用目鏡將其放大。反射式最大的長處是由于主鏡是鏡面光不需通過玻璃，所以完全不會(huì)有色差，也不容易吸收紫外光或紅光，因此非常適合分光物理觀測(cè)。反射式望遠(yuǎn)鏡雖然沒有色差，但依然存在其它各類的像差(如將反射凹面磨成物線形，則可消除球面差)。反射式望遠(yuǎn)鏡成像的穩(wěn)定度不及折射式望遠(yuǎn)鏡。(l)牛頓式一一尾尾
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH751;TP273.5

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 朱巧根;望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)程控制和管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2679781