太阳磁场图像的实时采集和分布式存储系统研究与实现

发布时间：2017-12-09 21:30

  本文关键词：太阳磁场图像的实时采集和分布式存储系统研究与实现

  更多相关文章： CUDA Hadoop 磁场 观测 存储

【摘要】：本文以中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地为研究应用背景,主要工作包括两个方面：一,设计并实现了一个基于GPU的太阳磁场实时观测系统；二；实现了一个基于Hadoop的大规模太阳图像存储平台。两项工作成果已经在中科院国家天文台怀柔太阳观测站投入观测的常规运行和大量历史数据的在线存储。 太阳磁场观测一般需要多帧单色像叠加以得到磁场灵敏度较高的图像,而这种观测方式下就需要对采集到的每帧图像进行位移相关操作。但随着CCD(charge-coupled device)硬件效率的提高,现有观测系统已无法跟上CCD的采集速度。文本设计并实现了基于GPU (Graphics processing unit)并行计算的新一代太阳磁场实时观测系统,该系统重新设计并扩展了原有系统的功能,实现了对采集图像的实时并行位移叠加处理。主要涉及工作如下： 第一,通过CUDA (Compute Unified Device Architecture)框架利用GPU并行计算实现了位移叠加算法,大大提高了算法效率,满足了相关观测的实时性要求。实验分析了位移叠加算法实现的每一个步骤并进行了针对性的优化。 第二,扩充并重新设计了整个观测系统,提供了交互式的位移叠加区域选择和其他的相关功能,增加了系统的易用性。 另一方面,传统的集中式数据存储方式已经无法满足现代太阳观测海量数据存储要求。本文实现了国家天文台怀柔太阳观测基地(HSOS)基于Hadoop的分布式数据存储平台。它实现了海量太阳观测数据安全可靠的存储、管理、检索、读取和维护,并满足数据动态增长以及对存储数据的分布式批量处理的要求。主要内容如下： 第一,根据太阳图像数据的特点设计了大规模太阳图像存储平台,引入了新的数据存储结构。应用分布式存储技术实现海量太阳观测数据的可靠存储、读取、管理和扩容,保证了数据的一致性和安全性。 第二,实现了平台的各个功能,包括对十多种不同保存形式的历史数据的智能分析上传,观测数据的快速展示和查询,批量太阳图像下载和简单的图像分布式计算框架。 现阶段两个系统均已在怀柔太阳观测站投入使用。太阳磁场实时观测系统已稳定运行超过一年,得到了大量较高质量的磁场图像；大规模太阳图象存储系统已完成Ha全日面望远镜近30年所有观测数据的全部分类归档,并提供所有上传数据的查询、下载等服务。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 汪燕芳;赵可新;卢晓猛;;用VC实现FITS和BMP格式的转换[J];微计算机信息;2006年04期

2 林佳本;邓元勇;胡柯良;艾国祥;;实时相关跟踪图像处理系统(英文)[J];天文研究与技术.国家天文台台刊;2006年04期

3 崔辰州;李文;于策;徐祯;赵永恒;于建军;;FITS数据文件的检索和访问[J];天文研究与技术;2008年02期

4 季凯帆，曹文达，，宋谦;FITS、BMP和SCR图象格式及相互转换[J];云南天文台台刊;1996年02期

5 艾国祥;太阳磁场望远镜(英文)[J];云南天文台台刊;1989年S1期

本文编号：1271951