發(fā)布時間：2022-01-16 16:10

　　觀測控制系統(tǒng)是當(dāng)前的一個研究熱點(diǎn),底層通信是觀測控制系統(tǒng)架構(gòu)的一個重要環(huán)節(jié)。但傳統(tǒng)的觀測控制系統(tǒng)一般采用裸套接技術(shù)實(shí)現(xiàn),缺少統(tǒng)一的傳輸控制機(jī)制,在密集數(shù)據(jù)通信時經(jīng)常存在延遲,影響實(shí)時控制的需要;同時缺少廣播與組播機(jī)制,限制了觀測控制系統(tǒng)的設(shè)計。針對觀測控制系統(tǒng)的要求,研究了基于ZeroMQ不同通信模型及對應(yīng)的天文控制模式,分析了不同的通信控制架構(gòu)的可用性,在此基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)對相應(yīng)的通信模型進(jìn)行測試,驗(yàn)證其在天文儀器分布控制中的可用性。測試結(jié)果進(jìn)一步說明,ZeroMQ構(gòu)建觀測控制系統(tǒng)的底層通信架構(gòu)是可行的,能夠滿足觀測控制系統(tǒng)對設(shè)備的各種控制需求。 

【文章來源】：天文研究與技術(shù). 2019,16(02)CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

觀測控制系統(tǒng)體系架構(gòu)圖Fig.1Thearchitecturediagramofobservationcontrolsystem

發(fā)送與接收的時間差，測試結(jié)果如圖2。由測試結(jié)果可見，連接初期傳輸延遲較高，而后趨于穩(wěn)表1實(shí)驗(yàn)環(huán)境Table1Experimentalhardwareenvironment參數(shù)取值操作系統(tǒng)CentOSLinuxrelease7．3．1611CPUIntel(Ｒ)Xeon(Ｒ)CPUE5-2620v2@2.10GHz內(nèi)存64GZeroMQ版本4．2．3網(wǎng)卡1.0Gbps定，偶爾出現(xiàn)峰值的情況，且均在合理范圍內(nèi)。當(dāng)數(shù)據(jù)大小由256B增加到1024B時，延遲也相應(yīng)增加，但通信延遲總體表現(xiàn)較小，能夠適用于觀測控制系統(tǒng)控制圓頂或望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備點(diǎn)對點(diǎn)的控制環(huán)境。圖2ＲEQ-ＲEP模式消息傳輸延遲對比圖Fig.2Ｒequest-Ｒeplymodemessagetransmissiondelaycomparisonchart2.2.3多點(diǎn)同步控制性能測試模擬觀測控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對多點(diǎn)的控制場景，發(fā)送方運(yùn)行于一臺服務(wù)器，接收方運(yùn)行于另外5臺服務(wù)器。測試方法是發(fā)布端使用PUB-SUB套接字發(fā)送一萬條特定大小為256B的控制消息，5個接收端根據(jù)主題訂閱接收消息。分別測試了5個訂閱端接收消息的延遲情況，測試產(chǎn)生最底層的通信時延結(jié)果如圖3。因每條消息的通信延遲為離散數(shù)據(jù)，為了更好地掌握各設(shè)備的接收性能，分別從數(shù)據(jù)的集中趨勢和離散程度兩方面分析各設(shè)備接收消息的同步性，表2中Sub1-Sub5分別表示5個設(shè)備端，對比分析各組數(shù)據(jù)，可以得出各設(shè)備接收消息平均延遲在10μs以下，延遲波動程度相當(dāng)，平均延遲遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，做觀測控制系統(tǒng)高層開發(fā)與設(shè)計時，參考最底層的通信時延數(shù)據(jù)，需412

2期錢進(jìn)等:基于ZeroMQ的觀測控制系統(tǒng)底層通信架構(gòu)分析與測試要考慮限制控制指令發(fā)送頻率，進(jìn)一步提高控制同步精度。在實(shí)際控制中，只要在平均延遲加3倍標(biāo)準(zhǔn)差的時間范圍內(nèi)考慮控制設(shè)計，時延水平符合控制精度要求，就會滿足觀測控制系統(tǒng)對多臺CCD等設(shè)備實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對多點(diǎn)的控制場景。圖3PUB-SUB模式消息傳輸延遲對比圖Fig.3Publish-Subscribemodemessagetransmissiondelaycomparisonchart表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析Table2ExperimentaldataanalysisIndexSub1Sub2Sub3Sub4Sub5AverageDelay/μs8.06.85.58.87.3StandardDeviation/μs114.8101.789.6127.097.8512

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]分布式天文海量數(shù)據(jù)處理與控制研究[D]. 衛(wèi)守林.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院云南天文臺) 2017



本文編號：3593005