天文望远镜的ASCOM开发技术研究

发布时间：2017-09-07 09:38

  本文关键词：天文望远镜的ASCOM开发技术研究

  更多相关文章： ASCOM驱动 COM组件 软件架构 通信协议

【摘要】：由于大部分适合天文观测的地点都分布在高海拔地区、严寒地区、高原或者山区,这些地方水汽含量低,大气视宁度高并且晴夜多。但受限于地理环境,观测人员长期驻扎困难很大。通过对天文望远镜进行远程控制可以解决无法长期驻扎的困难,同时有效提高观测地质量,对于天文观测具有重要的意义。本文中所涉及的专用光电经纬仪系统设计之初是为了满足量子科学实验卫星应用的要求,实现对星标校、完成星地密钥分发试验的目标,软件控制系统有许多依赖特殊硬件设备的专用模块。软件架构的通用性差,模块间的耦合性很高。为了使其具备远程控制的功能同时可以与天文台其他设备协作实现天文观测,利用ASCOM技术重新设计控制系统。通过采用微软COM组件技术来保证系统的可扩展性。设计遵循ASCOM标准则保证了系统具备很好的兼容性。通过梳理望远镜自主控制的发展历史,明晰了望远镜控制系统逐渐走向网络化、分布式、以及通用开放的趋势。通过比较基于Linux的RTS2和基于Windows的ASCOM,在明确了各自的特点后,采用更适合原系统的ASCOM作为技术方案。ASCOM协议将提供一个驱动层,将天文观测设备与应用软件分离。采用微软COM组件编程模式,API由一套标准的符合相关ASCOM接口规范定义的属性和方法组成,使得ASCOM可以支持多种语言的开发。应用程序通过ASCOM来调用设备驱动实现对设备的控制操作。采用ASCOM通用协议将极大提高系统的可扩展性与兼容性,便于望远镜的远程操作与实时控制。通过分析原系统的软硬件架构和它所遇到的瓶颈,结合ASCOM的要求,利用微软COM组件技术,有针对性的提出了新的软件架构方案。详细描述了作为中间层的ASCOM驱动的内部软件架构、接口定义、类定义以及ASCOM驱动与原系统底层硬件驱动之间的通信协议。最后通过一个具体功能的实现,展示了ASCOM组件的工作过程。
【关键词】：ASCOM驱动 COM组件 软件架构 通信协议
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH751;TP311.52
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 论文研究的内容和论文的组织结构10-11
• 1.3 论文研究的意义11-12
• 2.望远镜自主控制12-19
• 2.1 望远镜自主控制发展历史12-13
• 2.2 望远镜控制系统发展趋势13-16
• 2.2.1 网络化与开放性控制13-14
• 2.2.2 分布式实时操作系统14-15
• 2.2.3 远程操控15-16
• 2.3 RTS2 与ASCOM介绍16-19
• 2.3.1 RTS2 简介16
• 2.3.2 RTS2 的设计目标16-17
• 2.3.3 RTS2 的设计思想17
• 2.3.4 ASCOM简介17-19
• 3.基于Windows COM组件技术的ASCOM介绍19-31
• 3.1ASCOM历史沿革19-21
• 3.1.1 ASCOM（Astronomy Common Object Model）简介19-20
• 3.1.2 ASCOM（Astronomy Common Object Model）发展历史20-21
• 3.2 ASCOM国内外发展现状21-22
• 3.2.1 国外现状21-22
• 3.2.2 国内现状22
• 3.3 ASCOM的要求22-25
• 3.3.1 ASCOM标准制定流程22-23
• 3.3.2 驱动的要求23
• 3.3.3 对于脚本组件和编译命令的要求23-24
• 3.3.4 对于脚本接口的要求24
• 3.3.5 前期绑定和后期绑定24
• 3.3.6 用户准则24-25
• 3.3.7 标志LOGO25
• 3.4 ASCOM的环境搭建25-31
• 3.4.1 Windows .NET Framework3.5 架构25-28
• 3.4.2 COM组件技术介绍28
• 3.4.3 COM组件开发流程28-29
• 3.4.4 组件是如何在ASCOM中发挥作用的29-31
• 4.基于ASCOM天文望远镜控制系统的设计与实现31-50
• 4.1 现有望远镜控制系统架构31-36
• 4.1.1 主控计算机功能31-33
• 4.1.2 主控计算机软件硬件环境33-34
• 4.1.3 主控计算机软件架构34-35
• 4.1.4 原系统架构的特点35-36
• 4.2 基于ASCOM天文望远镜控制系统的整体设计36-38
• 4.3 驱动层内部软件结构38-43
• 4.3.1 软件架构38-39
• 4.3.2 接口定义39-40
• 4.3.3 类的定义40-43
• 4.4 通信协议43-48
• 4.4.1 网口通信协议43-47
• 4.4.2 结构体定义47-48
• 4.5 具体功能的实现举例48-50
• 5.总结与展望50-52
• 5.1 论文工作的总结50-51
• 5.2 下一步研究方向展望51-52
• 参考文献52-54
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果54-55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄永葵,薛秋晖,李卫民;开放式系统结构及其标准研究[J];航空电子技术;2005年01期

2 张小栓,傅泽田,常虹;COM组件及其开发流程[J];计算机工程与应用;2001年13期

3 林相壮,曾凡秩;天文望远镜自动跟踪恒星系统设计[J];计算机与数字工程;1996年03期

4 林棋椿,尤石峪;40cm望远镜的计算机控制系统[J];中国科学院上海天文台年刊;1996年00期

5 徐欣圻,徐灵哲,罗秋凤;当代光学天文望远镜控制系统新技术[J];天文学进展;2003年03期

6 崔辰州;李建;蔡栩;范玉峰;王锋;曹子皇;苏丽颖;樊东卫;乔翠兰;何勃亮;李长华;赵永恒;谌悦;王传军;辛玉新;白金明;季凯帆;;程控自主天文台网络的发展[J];天文学进展;2013年02期

7 苏定强;;望远镜和天文学:400年的回顾与展望[J];物理;2008年12期

8 郝钟雄;;天文望远镜现状及发展趋势[J];现代科学仪器;2007年05期

9 周志中;北京天文台施密特望远镜驱动系统的改进设计[J];云南天文台台刊;2000年03期

10 彭亚杰;季凯帆;梁波;邓辉;王锋;刘立勇;姚永强;;ASCOM在选址望远镜远程控制中的可用性研究[J];天文研究与技术;2013年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董健;大型天文望远镜观测控制系统框架研究[D];中国科学技术大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 冯庆;嵌入式软件面向行业应用编程中间件技术的研究与实现[D];电子科技大学;2005年

2 尹永田;基于组件的学习管理系统的软件设计[D];山东师范大学;2007年

3 冉凡辉;基于RTS2的天文选址望远镜远程控制系统研究与设计[D];昆明理工大学;2014年

，

本文编号：808796