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LAMOST观测控制系统的建立与测试

姚仰光  
【摘要】: 大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)是我国的九五大学科工程之一。它是一架横卧南北方向的中星仪式反射施密特望远镜。应用主动光学技术控制反射改正板,使它成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。由于它的大口径,在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体。而由于它的大视场,在焦面上可以放置四千根光纤,将遥远天体的光分别传输到多台光谱仪中,同时获得它们的光谱,成为世界上光谱获取率最高的望远镜。它将成为我国天文学在大规模光学光谱观测中,在大视场天文学研究上,居于国际领先的地位。 目前,LAMOST望远镜的关键硬件已经建成、安装,并且达到了技术指标,正在努力实现软件的自动化管理。LAMOST的软件自动化管理是通过它的软件控制系统来实现的。 其中,观测控制子系统(OCS)是LAMOST软件控制系统中的核心,它的主要任务是管理、协调和控制其它子系统操作,使整个望远镜系统有条不紊地、按计划、有步骤地进行天文观测。OCS将是一个通过子系统之间、运行模块之间的软硬件接口构成的多层次的、集中与分散相结合的观测控制系统。虽然目前大部分都是计算机来实现望远镜的管理和控制,但是把它作为一个单独一个子系统,观测控制系统的提出是1995年,目前只有为数不多的高度复杂的望远镜具备了观测控制系统。对于国内的天文学界而言,这是第一次复杂的大型望远镜上研制观测控制系统,很多方面还缺乏相关经验。 经过同行几年的努力,OCS已经具备了雏形,本论文将在此基础上进一步系统化OCS的各种功能和架构,具体实现OCS的各个部分,建立一个可以实际控制硬件进行观测的观测控制系统,为LAMOST系统集成和试运行提供决策建议和技术储备。 OCS的开发过程也是一个不断测试并修改的过程,本文提出了适合于OCS的基于面向对象的测试方法和测试过程,并给出了各种测试案例。值得一提的是,随着LAMOST工程进展,即将进行软硬件的全面调试。由于工程进度上的原因,将所有真实的子系统同时聚集具有一定的困难,为了使调试顺利进行,本文在调研OCS整体控制流程的基础上,采用模拟子系统的办法测试观测流程;并抽取了一些典型的小流程。这些小流程都只和一两个子系统有关,给实际调试带来了方便。也为后一阶段所有软硬件联合调试提供进一步的保证。 本论文共九章。 第一章介绍了LAMOST项目在世界天文学上的重大意义,给出了LAMOST的最新进展,指出了软件控制系统对于LAMOST的重要意义。在介绍了LAMOST的软件控制系统后,又说明了观测控制系统(OCS)在软件控制系统中的核心地位。 第二章对于OCS进行了总体的设计,先是对于OCS的建立进行了需求分析,在分析的基础上,进行了功能设计和架构设计;并对于OCS的通信机制进行了设计。 第三章到第六章针对OCS的主要功能模块给出了相应的设计思路和实现方法。其中第三章介绍命令管理模块,它管理OCS所有的命令和状态的编辑,以及观测流程的编辑;第四章介绍观测控制模块,是OCS能够进行观测的最主要模块;第五章介绍了OCS的用户控制界面;第六章介绍了OCS的其它支持模块。 第七章记录了设计调试中遇到的一些典型问题以及它们的解决方法。 第八章说明了OCS的测试过程,不仅给出了和开发过程紧密相连的测试,也给出了为软硬件联调而准备的相关测试。 第九章总结了本论文的工作,并对后续工作进行了展望。 附录是OCS现有定义的基本命令。 最后是在学期间发表的文章列表和致谢。


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