LAMOST观测控制系统的设计与实现PPT课件.ppt
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1、LAMOST观测控制系统的设计与实现答答辩辩人:人:万万长胜长胜导师导师:金革金革 教授教授1 1中国科技大学博士论文答辩中国科技大学博士论文答辩内容提要LAMOSTLAMOST工程背景工程背景LAMOSTLAMOST观测观测控制系控制系统统分析分析设计设计OCSOCS消息消息总线总线OCSOCS命令解析器命令解析器OCSOCS命令命令执执行器行器OCSOCS视图视图控制器控制器OCSOCS其他其他组组件件OCSOCS与子系与子系统统的接口的接口OCS-2OCS-2级级系系统实现统实现工作工作总结总结2中国科技大学博士论文答辩LAMOST工程背景3中国科技大学博士论文答辩大口径兼备大视场望远镜
2、对天体性质和行为的认识,光学波段光谱最有用目前只有约1:104进行过光谱观测以往的望远镜大多一次只能观测一个目标4中国科技大学博士论文答辩国际上同类望远镜比较国国际际上同上同类类望望远镜远镜比比较较 美国的美国的SDSSSDSS 英国和澳大利英国和澳大利亚亚的的AATAAT 美国的美国的SSTSST 中国的中国的LAMOSTLAMOST性能指数性能指数QIQI 在同在同样样的光的光谱仪谱仪、同、同样样的探的探测测器、同器、同样样的台址条件下,的台址条件下,对对同一亮度的一批天体,在同一亮度的一批天体,在同同样样信噪比的要求下和在某信噪比的要求下和在某一一给给定曝光定曝光时间时间里,所能里,所能
3、记记录录下的光下的光谱谱数量数量望望望望远镜远镜 SDSSSDSS AAT/AAT/2dF2dF SSTSST LAMOSTLAMOST 视场视场(W)(W)3 3o o 2 2o o 3.5 3.5 5 5o o 口径口径(D)(D)2.5m 2.5m 3.9m 3.9m 8.0m 8.0m 4.0m 4.0m 焦比焦比 f/5 f/5 f/3 f/3 f/1.8 f/1.8 f/5 f/5 光光纤纤数数 660 660 400 400 1 13 3 4000 4000 QI QI 4125 4125 6400 6400 192 192 64000 64000 5中国科技大学博士论文答辩LA
4、MOST观测流程控制系统的复杂性导致观测流程的复杂性观测流程观测观测前准前准备备工作工作观测过观测过程程结结束束观测观测6中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测流程示意图7中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测流程示意图8中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测流程示意图9中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测流程示意图10中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测流程示意图11中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测流程示意图12中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测控制概念的引入控制系统的复杂性LAMOSTLAMOST运作运作过过程中需要程中需要调调整多个部件的状整多个部件的状态态观
5、测流程的复杂性全自全自动观测动观测观测控制系统的基本任务协协作望作望远镜远镜各部件完成各部件完成观测观测任任务务13中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测控制系统进度要求OCS-0级系统原型系原型系统统OCS-1级系统系系统统框架框架设计设计OCS-2级系统设计设计与与实现实现OCS-3级系统功能完功能完备备的系的系统统14中国科技大学博士论文答辩LAMOST观测控制系统分析设计15中国科技大学博士论文答辩LAMOST控制系统模型 16中国科技大学博士论文答辩LAMOST控制系统各子系统功能简介观测观测控制系控制系统统(OCSOCS)OCSOCS是控制系是控制系统统的核心,它的核心,它协协作
6、子系作子系统统完成天文学家的完成天文学家的观观测测任任务务观测战观测战略系略系统统(SSSSSS)制定制定观测计观测计划划望望远镜远镜控制系控制系统统(TCS)(TCS)控制望控制望远镜远镜的各机械系的各机械系统统焦面焦面仪仪器控制系器控制系统统(ICSICS)光光纤纤定位、光定位、光谱仪谱仪控制、控制、CCDCCD曝光、信号曝光、信号读读出等出等数据数据处处理系理系统统(DHSDHS)光光谱谱数据的在数据的在线处线处理和保存理和保存17中国科技大学博士论文答辩OCS命令驱动模型基本思想LAMOST对OCS的功能要求协调协调子系子系统统完成完成观测观测流程流程OCS的基本做法在在OCSOCS中
7、,命令起着至关重要的作用。中,命令起着至关重要的作用。为为了使整了使整个个观测观测流程流程顺顺利完成,利完成,OCSOCS发发送一系列的命令来送一系列的命令来驱动驱动各个子系各个子系统统完成其相完成其相应应的命令。同的命令。同时时,OCSOCS监视监视各个子系各个子系统统的运行状况,根据运行状况,在的运行状况,根据运行状况,在必要必要时时向各个子系向各个子系统发统发送命令,完成需要送命令,完成需要调调整的整的行行为为或命令。或命令。18中国科技大学博士论文答辩命令的分层分分层层的原因的原因 OCSOCS协调协调子系子系统统完成天文学家的完成天文学家的观测观测任任务务的的过过程中,既要程中,既要
8、面面对对天文学家又要面天文学家又要面对对子系子系统统观测观测命令命令 观测观测命令面命令面对对的是天文学家,它是最上的是天文学家,它是最上层层的命令的命令 基本命令基本命令 基本命令面基本命令面对对的是子系的是子系统统 子系子系统统命令命令 子系子系统统命令定命令定义义了子系了子系统统中具体操中具体操纵纵硬件的命令硬件的命令 19中国科技大学博士论文答辩命令驱动模型实现观测流程过程中需要考虑的问题命令的命令的发发送送 如何把天文学家的如何把天文学家的观测观测任任务转换务转换成子系成子系统统的任的任务务 如何按照一定的如何按照一定的观测逻辑执观测逻辑执行行观测观测任任务务 如何制定如何制定OCS
9、OCS与子系与子系统进统进行命令通行命令通讯讯的的协议协议 命令相关的数据集的格式与数据的定命令相关的数据集的格式与数据的定义义子系子系统统反反馈馈信息的信息的处处理理 如何从子系如何从子系统获统获得状得状态态信息信息 如何如何对对子系子系统统的信息的信息进进行行综综合分合分类类 如何完成子系如何完成子系统统信息在信息在OCSOCS内部各内部各组组件件间间的分的分发发 子系子系统统状状态态信息的格式与数据的定信息的格式与数据的定义义 20中国科技大学博士论文答辩命令驱动模型结构图 21中国科技大学博士论文答辩命令驱动模型中的关键问题软件构架消息消息总线总线语义转换命令解析器命令解析器协作子系统
10、命令命令执执行器行器22中国科技大学博士论文答辩OCS消息总线23中国科技大学博士论文答辩消息总线在命令驱动模型中的位置24中国科技大学博士论文答辩消息总线的优点便于统一管理控制信息组件间的松耦合25中国科技大学博士论文答辩消息总线的实现技术CORBA事件服务生生产产者者组组件把件把产产生的控制信息交生的控制信息交给给消息消息总线总线,消息,消息总线总线把把该该信息交信息交给给感感兴兴趣的消趣的消费费者者组组件件CORBA通知服务通知服通知服务务是事件服是事件服务务的的扩扩展集,提供事件展集,提供事件过滤过滤等等高高级级功能功能26中国科技大学博士论文答辩OCS消息总线组件 27中国科技大学博
11、士论文答辩消费者组件 28中国科技大学博士论文答辩生产者组件接口生产者组件的基本功能是通过消息总线组件提供的接口发布信息,因此,它所做的工作就是获得消息总线组件引用,并通过消息总线接口发布信息。生产者组件不需要为消息总线提供接口操作,采用消息总线模式对生产者组件的实现没有任何影响。29中国科技大学博士论文答辩OCS命令解析器30中国科技大学博士论文答辩命令解析器在命令驱动模型中的位置 31中国科技大学博士论文答辩命令解析器概述命令的分层观测观测命令命令基本命令基本命令子系子系统统命令命令基本功能天文学家天文学家观测语观测语言到子系言到子系统统基本命令的基本命令的转换转换(即(即观测观测命令到基
12、本命令的命令到基本命令的转换转换)32中国科技大学博士论文答辩命令解析算法要求各层命令集可以扩充命令间映射关系允许改变上下层命令的映射关系必须唯一解析后的结果对运行观测是合理的,没有冗余命令对解析的结果,需要判断和防止硬件冲突33中国科技大学博士论文答辩命令格式命令命令 命令由命令命令由命令动词动词(CmdVerb)(CmdVerb),选项选项(op)(op),参数,参数(para)(para)组组成,格式如下:成,格式如下:CmdVerb op1 para1 op2 para2 CmdVerb op1 para1 op2 para2 命令命令动词动词 CmdVerbCmdVerb的首字母使用
13、子系的首字母使用子系统统的名称,每个的名称,每个单词单词的首字母大写,的首字母大写,CmdVerbCmdVerb要能反映命令的内容,要能反映命令的内容,CmdVerbCmdVerb允允许简许简写。写。选项选项 opop不区分大小写,不区分大小写,opop包括一个字符包括一个字符-,后跟一个英文字母,后跟一个英文字母,不支持不支持单词选项单词选项。参数参数 parapara位于位于选项选项后,后,parapara可可为为空,空,parapara应应符合特定符合特定选项选项的要求,一个的要求,一个选选项项至多只能跟一个至多只能跟一个parapara。34中国科技大学博士论文答辩观测命令到基本命令的
14、解析基本步基本步骤骤 扫扫描:描:检验检验命令串命令串 推推导导:把:把观测观测命令串中命令串中的符号逐步的符号逐步转换转换成基本成基本命令串的符号命令串的符号35中国科技大学博士论文答辩命令解析过程涉及的数据集观测命令动词集Cobv观测命令选项集Oobv基本命令动词集Cbas基本命令选项集Obas命令动词推导集D1选项推导集D236中国科技大学博士论文答辩命令解析文法命令解析文法命令解析文法G G由四元式由四元式(VT,VN,S,P)(VT,VN,S,P)组组成。其中:成。其中:VTVT是基本命令符号,在命令符号表中,是基本命令符号,在命令符号表中,C Cbasbas和和O Obasbas中
15、定中定义义的基本命令的基本命令动词动词和和选项选项属于属于VTVT。在推。在推导过导过程中它是程中它是终结终结符。符。VNVN是是观测观测命令符号,在命令符号表中,命令符号,在命令符号表中,C Cobvobv和和O Oobvobv中定中定义义的的观测观测命令命令动词动词和和选项选项属于属于VNVN,另外待解析的,另外待解析的观测观测命令命令字符串字符串s s也属于也属于VNVN。在推。在推导过导过程中它是非程中它是非终结终结符。符。S S是命令解析器的是命令解析器的输输入。入。S=sS=s在推在推导过导过程中它是开始符程中它是开始符号。号。P P是从是从观测观测命令符号到基本命令符号的推命令符
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