天文望远镜流程控制中关键技术的研究

发布时间：2017-08-10 11:37

  本文关键词：天文望远镜流程控制中关键技术的研究

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【摘要】：随着科学技术的日益发展,天文望远镜从小口径逐渐向大口径的方向发展,从陆地向外太空发展。天文望远镜是一个复杂的精密仪器,随着光学水平,机械水平,电子学水平的提高。天文望远镜精密化程度,复杂程度都显著提高。与此同时对望远镜控制系统的要求也就上了一个台阶。随着计算机技术的发展,天文望远镜控制系统的自动化控制程度需要越来越高。望远镜控制系统需要具有稳定,可拓展的良好构架,这样才能使得望远镜控制系统在如今技术快速发展的情况下保持持续的生命力。 本论文首先介绍国内外望远镜的发展趋势,通过对国内外望远镜的趋势的研究得到望远镜控制框架的需求要求。望远镜控制系统需要具有更好的通用性,扩展性。不同的望远镜控制需求之间具有很多相似性,这就给我们构架一种通用的望远镜控制结构提供了可能。 之后介绍FAST望远镜控制系统的研究,FAST望远镜控制系统使用CORBA作为通信中间件,采用分布式的方式构建整个望远镜控制系统。不同组件可以通过命名服务相互连接,通过消息总线进行信息交换。在各个组件中,我们主要通过对消息总线、执行器、馈源支撑子系统等面剖析FAST望远镜控制系统中的关键技术。在对消息总线的研究中,使用OpenDDS来实现消息总线,并对其进行性能测试。在执行器中使用XML的方式构建命令流,完成通用化的命令分发架构。 在BSST望远镜控制系统的研究中,采用RTS2和Epics相结合的方式,RTS2本身是一个望远镜开源控制框架。而Epics在加速器控制系统中广泛应用具有很好的实时性。我们通过Epics控制具体硬件,作为设备控制层,而RTS2作为上层控制架构对望远镜进行整体的观测控制。在控制系统中具体研究了执行器的设计和实现,使用面向对象的设计方法将不同的命令抽象为命令类,并与RTS2事件机制相结合完成对不同子系统／设备的控制。此外还对调焦系统进行了设计和实现,通过控制望远镜子系统和相机子系统完成自动调焦功能。 最后通过对FAST望远镜和BSST望远镜控制系统中流程控制技术的不同做出比较。在技术实现,驱动模型,构架,流程控制等多个方面对它们进行比较,进而得到两种流程控制技术的优缺点。
【关键词】：望远镜 流程控制 控制系统框架 面向对象 RTS2 CORBA EPICS
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH751
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 引言11-18
• 1.1 天文望远镜的发展历史11-12
• 1.2 现代望远镜的发展12-13
• 1.3 FAST望远镜简介13-14
• 1.4 BSST望远镜简介14-15
• 1.5 望远镜控制系统简介15-16
• 1.6 小结16-18
• 第2章 FAST总控系统架构18-37
• 2.1 FAST总控系统简介18-21
• 2.1.1 FAST总控系统用例模型18-19
• 2.1.2 FAST控制系统结构19-21
• 2.2 CORBA简介21
• 2.3 基于OpenDDS的消息总线设计21-23
• 2.3.1 OpenDDS简介22-23
• 2.4 OpenDDS与IceStorm的性能测试23-26
• 2.4.1 测试方法简介23-24
• 2.4.2 吞吐量比较24-26
• 2.5 FAST观测计划26-28
• 2.5.1 观测模式的定义27-28
• 2.6 命令执行器的设计28-35
• 2.6.1 命令执行器的需求分析28-29
• 2.6.2 执行器的结构设计和状态转换29-31
• 2.6.3 执行器的命令发送流程31-32
• 2.6.4 命令流格式32-33
• 2.6.5 执行器与子系统的连接33
• 2.6.6 馈源支撑子系统代理33-34
• 2.6.7 总控系统与馈源支撑测控系统接口34-35
• 2.7 FAST控制系统主界面35-36
• 2.8 小结36-37
• 第3章 BSST远程控制系统37-63
• 3.1 BSST控制系统简介37-38
• 3.2 BSST远程控制系统需求分析38-39
• 3.3 BSST控制系统整体框架39-40
• 3.4 BSST驱动模型40-43
• 3.4.1 BSST核心组件结构40-41
• 3.4.2 BSST核心组件工作方式41-42
• 3.4.3 BSST设备状态42
• 3.4.4 BSST通信协议格式42-43
• 3.5 BSST观测模式和观测计划43-48
• 3.5.1 观测模式简介43-44
• 3.5.2 BSST观测流程44
• 3.5.3 观测计划数据库设计44-46
• 3.5.4 观测模板实例46-48
• 3.6 命令执行器的设计48-55
• 3.6.1 BSST执行器简介48-51
• 3.6.2 执行器的内部结构51-52
• 3.6.3 执行器的工作流程和接收命令52-54
• 3.6.4 执行器类的设计54-55
• 3.7 望远镜IOC的设计55-58
• 3.7.1 望远镜IOC总体设计56
• 3.7.2 运行数据和DeviceSupport设计56-58
• 3.8 调焦组件的设计58-61
• 3.8.1 调焦组件整体框架58
• 3.8.2 调焦流程和评价参数58-59
• 3.8.3 调焦策略的制定59-61
• 3.9 远程控制主界面61-62
• 3.10 小结62-63
• 第4章 两种流程控制技术的比较63-68
• 4.1 技术实现的比较63-64
• 4.2 控制框架的比较64-65
• 4.3 驱动模型的比较65-66
• 4.4 观测流程控制方式的比较66-67
• 4.5 小结67-68
• 第5章 总结和展望68-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-73
• 在学期间发表论文和获奖情况73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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2 王坚;金革;黄鲲;李峰;任间;虞孝麒;;LAMOST观测控制系统消息总线的设计和实现[J];核电子学与探测技术;2006年03期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 邓小超;大型望远镜异构控制系统的研究[D];中国科学技术大学;2012年

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本文编号：650513