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文檔簡介
1、天文望遠鏡觀測控制系統(tǒng)是一個大型的復雜軟件系統(tǒng),它負責將望遠鏡的各個設備有機的組織起來,有效的完成觀測。觀測控制系統(tǒng)隨著大型望遠鏡項目的開展而逐漸發(fā)展起來,極大的提高了望遠鏡的觀測效率,觀測控制系統(tǒng)已成為大型天文望遠鏡必不可少的一部分。觀測控制系統(tǒng)大都是專用的,不能在新建的望遠鏡上復用,必須重新開發(fā),而且原有的觀測控制系統(tǒng)的各個模塊由不同的人員開發(fā),他們沒有統(tǒng)一的設計思想,給觀測控制系統(tǒng)的維護工作帶來了巨大的困難。
針對這
2、些問題,觀測控制系統(tǒng)呈現(xiàn)了標準化,組件化、復用化的發(fā)展趨勢,針對這一發(fā)展趨勢,國外研究人員已經(jīng)開發(fā)了一些的觀測控制系統(tǒng)框架,國內(nèi)的大型望遠鏡較少,在框架方面的研究還處于起步階段。目前,我國正在建造多架大型望遠鏡,它們都需要觀測控制系統(tǒng),并且原有的望遠鏡的觀測控制系統(tǒng)需要更新維護,軟件成本會大幅提高,因此,對觀測控制系統(tǒng)框架的研究非常必要。
本文對望遠鏡觀測控制領域進行了需求分析,提出了一個通用的望遠鏡軟件控制體系結(jié)構,設計
3、、完成了一個適用于大型望遠鏡的觀測控制系統(tǒng)框架,并應用在國內(nèi)大型天文望遠鏡上。本文以LAMOST國家大科學工程為依托,基于LAMOST觀測控制系統(tǒng)應用框架技術,實現(xiàn)了觀測控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的平臺化、標準化。主要開展了以下研究工作:
(1)針對大型望遠鏡觀測控制領域,提出了一個基于原型的框架開發(fā)方法,為今后的框架開發(fā)提供了指導,并應用此方法對框架進行了領域分析和設計。
(2)大型望遠鏡的觀測目標不同,其結(jié)構和運行
4、方式也存在差異,要將觀測控制系統(tǒng)的所有共性和差異提煉出來是有難度的,本文在深入調(diào)研的基礎上,建立了觀測控制系統(tǒng)的領域模型。
(3)框架要滿足可擴展性、兼容性、可靠性、實時性、移植性、分布式等特性,具有很大的挑戰(zhàn)。本文基于Linux平臺,以CORBA作為框架開發(fā)的基礎,使用分層體系結(jié)構對框架進行了設計,運用軟件設計模式使框架的微結(jié)構更加靈活,并采用對信息賦予優(yōu)先級,多線程,信息緩存等策略保障了實時性要求。
(4
5、)觀測人員通過界面控制望遠鏡的運行,而大型望遠鏡的子系統(tǒng)信息繁多,選擇合適的信息以及顯示方法是至關重要的。本文采用基于場景的以用戶為中心的方法設計了用戶界面,克服了以往以應用為中心的設計的缺點,并采用Qt的OpenGL模塊對一些信息進行了三維顯示。
本論文的創(chuàng)新之處有以下幾點:
(1)通過對框架設計方法的研究,提出了一個適用于觀測控制領域的框架開發(fā)方法。此方法是基于原型的、迭代增量的。在整個開發(fā)周期中,對框架
6、進行持續(xù)的擴展和精化,并以循環(huán)反饋、調(diào)整為核心,使框架成為適用性強的系統(tǒng)。
(2)通過對各種典型望遠鏡的研究,包括射電望遠鏡GBT、光學望遠鏡SOAR、VLT等、陣列ALMA以及在建的太陽望遠鏡ATST、光學望遠鏡LSST,分析了它們的異同,分析了觀測控制系統(tǒng)必須滿足的核心功能需求和非功能需求,識別了觀測控制領域的概念;建立了觀測控制領域模型和望遠鏡控制軟件體系模型。
(3)基于分布式中間件、常用的軟件框架和
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