【摘要】：天文學是一門研究天體、宇宙的結構和發(fā)展的科學,它的發(fā)展離不開觀測實驗。天文學的研究依賴于天文觀測所獲得的觀測數(shù)據(jù),觀測數(shù)據(jù)的質量好壞直接會影響到天文研究的成果。從望遠鏡發(fā)明到照相底片、CCD芯片的發(fā)明和應用,到如今大型望遠鏡的建設、精密觀測終端的建造等等,都是努力在提高觀測質量從而獲取更好的觀測數(shù)據(jù)。隨著望遠鏡口徑的不斷增大,觀測終端設備性能的不斷提高,使得可以觀測的目標變得越來越多,也使得望遠鏡的觀測時間變得越來越寶貴,如何通過觀測控制系統(tǒng)有效地對望遠鏡、觀測終端、待觀測目標進行合理的調度,最優(yōu)化地利用有限的望遠鏡觀測時間獲得更多高質量觀測數(shù)據(jù),成為國內目前亟需研究的課題。麗江2.4米望遠鏡依然是國內口徑最大的通用型光學望遠鏡,自2008年投入觀測以來,已逐漸成為我國重要的天文觀測研究平臺之一。本文將以麗江2.4米望遠鏡為研究平臺,對其中的望遠鏡控制系統(tǒng)智能化控制、觀測終端基于信息融合技術的統(tǒng)一控制、觀測數(shù)據(jù)處理及反饋的數(shù)據(jù)流等關鍵技術進行研究,并將這些技術應用到了麗江2.4米望遠鏡觀測控制系統(tǒng)的研發(fā)過程中,完成了如下幾個方面的工作:1)麗江2.4米望遠鏡觀測控制系統(tǒng)的基礎框架研究。在對國內外望遠鏡觀測控制系統(tǒng)進行研究的基礎上,提出了麗江2.4米望遠鏡觀測控制系統(tǒng)的基礎框架結構,并對系統(tǒng)中各個部分的功能進行詳細的分析,概括出建設麗江2.4米望遠鏡觀測控制系統(tǒng)需要完成的相關工作目標。2)望遠鏡控制系統(tǒng)的集成研究。在沒有望遠鏡控制系統(tǒng)源代碼的前提下,完成了望遠鏡網(wǎng)絡通信接口的升級改造,建立望遠鏡狀態(tài)數(shù)據(jù)庫�；谛蛄锌刂频哪Ｊ�,完成了對望遠鏡控制系統(tǒng)控制指令的二次開發(fā),開發(fā)完成了一整套望遠鏡的序列控制指令集,將其應用到望遠鏡自動測光觀測任務中。通過該部分工作,已經(jīng)為實現(xiàn)觀測控制系統(tǒng)對望遠鏡控制系統(tǒng)的統(tǒng)一控制和調度提供了基礎。3)終端控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。在對麗江2.4米望遠鏡的主要觀測終端及其控制系統(tǒng)進行研究的基礎上,提出了適合麗江2.4米望遠鏡的基于序列控制的終端控制系統(tǒng)。采用了序列控制的思想,實現(xiàn)了對多波段測光系統(tǒng)(PI CCD)和高色散光譜儀(HiRES)兩個終端的控制系統(tǒng)的研發(fā)。從而實現(xiàn)觀測控制系統(tǒng)對三個主要觀測終端的統(tǒng)一控制和調度。此外,定義了三個觀測數(shù)據(jù)的規(guī)范,包括觀測數(shù)據(jù)文件名的統(tǒng)一標準、FITS頭信息中望遠鏡信息的統(tǒng)一標準和FITS頭中WCS信息的標準,并將其成功應用到終端控制系統(tǒng)中。4)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。為麗江2.4米望遠鏡建立了包含存儲、備份、預覽、檢查、預處理、入庫歸檔和發(fā)布這七個模塊的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。根據(jù)不同的地理分布將數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)劃分成站內系統(tǒng)和站外系統(tǒng),對應完成不同的工作。建立了完整的觀測數(shù)據(jù)歸檔和入庫的流程,通過跨網(wǎng)段的傳輸方式實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的異地備份。建立了觀測數(shù)據(jù)在線預覽和檢查系統(tǒng)以及離線檢查系統(tǒng),在觀測過程中及時對觀測數(shù)據(jù)進行檢查,從而向觀測控制系統(tǒng)提供反饋。5)系統(tǒng)集成與統(tǒng)一調度。對觀測調度相關的關鍵因素進行分析,在此基礎上研發(fā)完成了一系列觀測調度輔助系統(tǒng),為觀測控制系統(tǒng)各個部分的集成提供了很好的基礎。基于此,為引力波事件后隨觀測建立了完整的觀測調度模型,及時響應引力波事件并開展后隨觀測。目前已經(jīng)完成了麗江2.4米望遠鏡觀測控制系統(tǒng)中望遠鏡控制系統(tǒng)、終端控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的相關工作,并已經(jīng)在實際觀測過程中進行了應用。接下來將繼續(xù)完成觀測調度相關工作的研究,逐步提高麗江2.4米望遠鏡的觀測效率。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院云南天文臺)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P111
【圖文】：

麗江 2.4 米望遠鏡觀測控制系統(tǒng)關鍵技術研究 OSTOST 望遠鏡，又名郭守敬望遠鏡，坐落在中國河北的興隆天文.1 所示），是一架中星儀式反射施密特望遠鏡，望遠鏡的主體射施密特改正板 MA，球面主鏡 MB 和焦面，等效口徑達到了 4000 根光纖，由光纖將天體的光傳輸?shù)?16 臺光譜儀上，arged Coupled Device）可以一次性獲得 4000 條光譜數(shù)據(jù)。

圖 1.2 LAMOST 觀測控制系統(tǒng)基本結構Figure 1.2 Basic structure of observatory control system for LAMOST1.2.2 利物浦望遠鏡和 LCOGT利物浦望遠鏡坐落在西班牙加納利群島的拉帕爾瑪（La Palma）島上，是一架口徑 2 米的全自動地平式望遠鏡（如圖 1.3 所示），由英國 TTL（TelescopeTechnology Limited）公司研制，到目前為止仍然是世界上口徑最大的全自動望遠鏡。

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