丽江2.4米望远镜观测控制系统关键技术研究

发布时间：2020-06-29 14:12

【摘要】：天文学是一门研究天体、宇宙的结构和发展的科学,它的发展离不开观测实验。天文学的研究依赖于天文观测所获得的观测数据,观测数据的质量好坏直接会影响到天文研究的成果。从望远镜发明到照相底片、CCD芯片的发明和应用,到如今大型望远镜的建设、精密观测终端的建造等等,都是努力在提高观测质量从而获取更好的观测数据。随着望远镜口径的不断增大,观测终端设备性能的不断提高,使得可以观测的目标变得越来越多,也使得望远镜的观测时间变得越来越宝贵,如何通过观测控制系统有效地对望远镜、观测终端、待观测目标进行合理的调度,最优化地利用有限的望远镜观测时间获得更多高质量观测数据,成为国内目前亟需研究的课题。丽江2.4米望远镜依然是国内口径最大的通用型光学望远镜,自2008年投入观测以来,已逐渐成为我国重要的天文观测研究平台之一。本文将以丽江2.4米望远镜为研究平台,对其中的望远镜控制系统智能化控制、观测终端基于信息融合技术的统一控制、观测数据处理及反馈的数据流等关键技术进行研究,并将这些技术应用到了丽江2.4米望远镜观测控制系统的研发过程中,完成了如下几个方面的工作:1)丽江2.4米望远镜观测控制系统的基础框架研究。在对国内外望远镜观测控制系统进行研究的基础上,提出了丽江2.4米望远镜观测控制系统的基础框架结构,并对系统中各个部分的功能进行详细的分析,概括出建设丽江2.4米望远镜观测控制系统需要完成的相关工作目标。2)望远镜控制系统的集成研究。在没有望远镜控制系统源代码的前提下,完成了望远镜网络通信接口的升级改造,建立望远镜状态数据库。基于序列控制的模式,完成了对望远镜控制系统控制指令的二次开发,开发完成了一整套望远镜的序列控制指令集,将其应用到望远镜自动测光观测任务中。通过该部分工作,已经为实现观测控制系统对望远镜控制系统的统一控制和调度提供了基础。3)终端控制系统的研究与实现。在对丽江2.4米望远镜的主要观测终端及其控制系统进行研究的基础上,提出了适合丽江2.4米望远镜的基于序列控制的终端控制系统。采用了序列控制的思想,实现了对多波段测光系统(PI CCD)和高色散光谱仪(HiRES)两个终端的控制系统的研发。从而实现观测控制系统对三个主要观测终端的统一控制和调度。此外,定义了三个观测数据的规范,包括观测数据文件名的统一标准、FITS头信息中望远镜信息的统一标准和FITS头中WCS信息的标准,并将其成功应用到终端控制系统中。4)数据管理系统的研究与实现。为丽江2.4米望远镜建立了包含存储、备份、预览、检查、预处理、入库归档和发布这七个模块的数据管理系统。根据不同的地理分布将数据管理系统划分成站内系统和站外系统,对应完成不同的工作。建立了完整的观测数据归档和入库的流程,通过跨网段的传输方式实现观测数据的异地备份。建立了观测数据在线预览和检查系统以及离线检查系统,在观测过程中及时对观测数据进行检查,从而向观测控制系统提供反馈。5)系统集成与统一调度。对观测调度相关的关键因素进行分析,在此基础上研发完成了一系列观测调度辅助系统,为观测控制系统各个部分的集成提供了很好的基础。基于此,为引力波事件后随观测建立了完整的观测调度模型,及时响应引力波事件并开展后随观测。目前已经完成了丽江2.4米望远镜观测控制系统中望远镜控制系统、终端控制系统和数据管理系统的相关工作,并已经在实际观测过程中进行了应用。接下来将继续完成观测调度相关工作的研究,逐步提高丽江2.4米望远镜的观测效率。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院云南天文台)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P111
【图文】：

望远镜

丽江 2.4 米望远镜观测控制系统关键技术研究 OSTOST 望远镜，又名郭守敬望远镜，坐落在中国河北的兴隆天文.1 所示），是一架中星仪式反射施密特望远镜，望远镜的主体射施密特改正板 MA，球面主镜 MB 和焦面，等效口径达到了 4000 根光纤，由光纤将天体的光传输到 16 台光谱仪上，arged Coupled Device）可以一次性获得 4000 条光谱数据。

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图 1.2 LAMOST 观测控制系统基本结构Figure 1.2 Basic structure of observatory control system for LAMOST1.2.2 利物浦望远镜和 LCOGT利物浦望远镜坐落在西班牙加纳利群岛的拉帕尔玛（La Palma）岛上，是一架口径 2 米的全自动地平式望远镜（如图 1.3 所示），由英国 TTL（TelescopeTechnology Limited）公司研制，到目前为止仍然是世界上口径最大的全自动望远镜。

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