大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠鏡(LAMOST)觀測控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、觀測控制系統(tǒng)(OCS)是九五大科學(xué)工程——大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜望遠鏡(LAMOST)的重要組成部分,OCS是LAMOST觀測運行的神經(jīng)中樞,是一個高度自動化的、復(fù)雜的巨型望遠鏡觀測控制系統(tǒng).它的主要任務(wù)是管理、協(xié)調(diào)和控制各子系統(tǒng),使整個望遠鏡系統(tǒng)有條不紊地、按計劃、有步驟地進行天文觀測.OCS將是一個通過子系統(tǒng)之間、運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)合的觀測控制系統(tǒng).把觀測控制系統(tǒng)作為一個單獨的子系統(tǒng)提出來則是在

2、1995年,目前國際上只有為數(shù)不多的高度復(fù)雜的望遠鏡具備了觀測控制系統(tǒng).國內(nèi)則是在LAMOST望遠鏡上首次使用OCS系統(tǒng).OCS采用命令驅(qū)動模型完成天文學(xué)家制定的觀測流程,本論文完善了命令驅(qū)動模型,給出了命令驅(qū)動模型中各組件的實現(xiàn)方案,規(guī)范了組件之間的關(guān)系與接口,并定義了控制信息數(shù)據(jù)集.OCS提供了給天文學(xué)家制定觀測流程的設(shè)計平臺,并提供了將觀測命令轉(zhuǎn)換成協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)運行的基本命令的解析工具,OCS采用命令解析器實現(xiàn)天文學(xué)家與子系統(tǒng)之間

3、的語義轉(zhuǎn)換過程.本論文以編譯理論為基礎(chǔ),給出了命令解析器中的語義轉(zhuǎn)換算法,并設(shè)計實現(xiàn)了命令解析器.為了能有效地協(xié)調(diào)子系統(tǒng)共同完成觀測任務(wù),OCS在執(zhí)行觀測流程的過程中不僅要防止觀測邏輯沖突,還要防止子系統(tǒng)硬件沖突.本論文借鑒局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制策略中的時槽環(huán)技術(shù)來實現(xiàn)協(xié)作子系統(tǒng)的過程.OCS時槽環(huán)實質(zhì)是一種環(huán)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象了子系統(tǒng)的硬件,命令執(zhí)行過程中,通過制定對OCS時槽的讀寫規(guī)則實現(xiàn)觀測邏輯沖突與硬件沖突的消解.本論文在命

4、令執(zhí)行器中給出了OCS協(xié)作子系統(tǒng)的算法,并設(shè)計實現(xiàn)了命令執(zhí)行器.論文從軟件工程的角度構(gòu)建整個OCS軟件系統(tǒng),OCS內(nèi)部包含多個組件,每個組件實現(xiàn)特定的功能,因此構(gòu)建OCS軟件系統(tǒng)的一個關(guān)鍵問題就是如何把這些組件連接起來.為便于統(tǒng)一管理組件間交互的數(shù)據(jù),OCS中采用消息總線作為組件間通訊的橋梁,OCS組件產(chǎn)生的消息都交給消息總線,需要特定消息的OCS組件只需向消息總線注冊自己感興趣的消息即可.本論文設(shè)計并實現(xiàn)了OCS消息總線.另外,本論文