LAMOST数据流与光谱质量控制研究

郭守敬望远镜每日产生海量观测数据,数据处理涉及观测计划生成、二维和一维数据分析、参数测量、质量控制和光谱释放等诸多环节。为了更高效地获取、处理、分析和发布数据以及及时解决数据处理过程中出现的问题,开展了郭守敬望远镜数据流与光谱质量控制研究。首先,深入研究郭守敬望远镜系统数据流和工作流程,结合关系型数据库进行数据建模,实现基于Linux的MySQL数据库系统,将数据处理和发布各个环节有机串联并融合在一起;然后,基于该数据库系统,定义光谱质量控制模型,建立光谱质量控制系统,严格控制光谱质量和光谱产出的各个环节,从而为优质的光谱资源释放提供保障。该数据流与光谱质量控制系统可以很好地满足望远镜数据处理和数据管理的需要,是可以扩展至同类望远镜系统进行数据处理的一种有效方案。     

1.26米红外望远镜电控系统软件设计与实现

2011年,国家天文台兴隆基地1.26 m红外望远镜进行了全面升级改造。主要讲述望远镜电控系统软件的设计与实现,用于实现望远镜各种观测策略和运动方式的自动化操作。为了提高稳定性和可靠性,软件基于有限状态机原理设计,定义了望远镜的状态集和动作集,以及各个状态间的状态转换图;同时给出了望远镜常见异常及其处理方式,并在本地控制的基础上提供远程控制接口,使得望远镜可方便纳入兴隆基地望远镜集中控制系统。该软件及其设计思想可推广至我国其他中小口径望远镜。     

基于PMAC的天文望远镜控制系统研究及应用

天文望远镜为大型高精密仪器,对望远镜的控制系统性能提出了极高的要求。作为控制系统的核心器件,伺服控制器的性能决定了控制系统的性能。介绍了一种基于PMAC(Programmable Multi Axes Controller)控制器的天文望远镜控制系统,研究了PMAC伺服控制原理、PID参数整定方法及基于PMAC的天文望远镜运动控制系统基本原理,并以此为基础设计了天文望远镜伺服控制系统软、硬件体系。基于PMAC的天文望远镜控制系统主要特点在于,伺服系统采用了传统的PID反馈控制算法和前馈控制算法相结合的组合控制算法,有效地克服了外界扰动对望远镜控制过程的影响,获得了较好的动、静态性能;同时,针对望远镜不同的轴系传动方式,如直驱方式和齿轮传动方式,应用不同的PID参数整定方法,如阶跃整定法和基于速度测量+阶跃整定相结合的参数整定方法,可分别使系统获得较为理想的PID控制参数;另外,基于PMAC的天文望远镜控制系统,对于不同的驱动电机和不同的轴角测量元件,均具有较好的适应性。该系统已在国家天文台2.16 m天文望远镜上得到了应用,该项应用中,采用了"IPC+PMAC"的双CPU分级控制方式,并以VC++为软件平台,通过对于PMAC Pcomm32底层接口函数的调用,实现了基于工控机的望远镜界面操作和控制,同时,以PID反馈控制算法和前馈控制算法为基础,采用了PID参数自适应控制算法,保证了望远镜高速的运行平稳性,也实现了低速精确性和快速性的控制要求。技术研究和运行实践表明,基于PMAC的望远镜控制系统具有较高的控制精度和良好的通用性,可广泛应用在不同类型的天文望远镜系统。     

机场远距离目标望远镜监控系统的初步设计

望远镜监控系统可以用来监控诸如机场上空的鸟群、低空云层以及跑道和停机坪上的异常物体等机场远距离目标。整个系统的设计分为光学与机械、望远镜控制、以及监控成像与图像处理三个子系统。在光学与机械部分，着重论述望远镜的光学特性和电机驱动方式下的机械结构改进；在望远镜控制部分，分析了控制电机的选择、单片机的控制方式、以及计算机控制软件的功能设计；最后概述了监控成像与图像处理部分的初步实现方式。     

8m中国巨型太阳望远镜偏振光学设计

望远镜的仪器偏振是影响太阳磁场测量的重要因素,为了获得精确的太阳磁场信息,对大型太阳望远镜光学系统进行偏振优化设计非常必要.针对8 m中国巨型太阳望远镜(Chinese Giant Solar Telescope, CGST)的偏振设计需求,提出了基于四镜偏振补偿结构的望远镜折轴光学系统设计方案.基于偏振光线追迹方法,分析了该方案仪器偏振在望远镜光瞳和视场上的分布特性以及视场分布特性随望远镜运动和波长的变化.结果表明,在HeI 1.083μm和FeI 1.565μm磁敏谱线所在的近红外波段, CGST仪器偏振满足2×10^-4测量精度要求的“无偏振视场”为0.91′,而在可见光波段该“无偏振视场”为0.5′.     

近地天体望远镜的控制软件系统

配合CCD相机更新,2013年近地天体望远镜(CNEOST,China Near Earth Object Survey Telescope)对硬件系统进行了改造,在此基础上重新设计并实现了控制软件系统,软件采用了基于Web Socket协议的消息机制,具有良好的扩展性;基于Web的用户界面,实现了近地天体望远镜在不同用户终端下的远程观测.自投入使用以来,系统运行稳定,大幅度提高了设备运行效率,降低了操作复杂度;同时也为未来类似的望远镜或望远镜云的系统设计提供了一次有益尝试.     

一种新的10米光学/红外望远镜

结合中国的实际情况提出了一 新的中国２１世纪的１０米光学／红外望远镜的方案,它是属于一种非常规概念设计的望远镜。这种新的大望远镜方案吸收了或主要参考了Ａｒｅｃｉｂｏ射电望远镜、美国的ＨｏｂｂｙＥｂｅｒｌｙ９米望远镜和ＬＡＭＯＳＴ方案的前身一光谱巡天望远镜方案。它的主镜是六角形子镜拼成的球面,在观测过程中主镜不动,由焦面的改正镜做跟踪,造价约为同样口径的常规设计望远镜的五分之一,并能满足绝大部分天文     

斜轴式望远镜动力学建模与鲁棒控制

斜轴式望远镜是一种新颖的望远镜结构, 其独特的结构设计更适合南极等极端气候环境, 但目前国内外缺乏针对斜轴式望远镜详细的动力学建模与控制研究. 提出一套斜轴式望远镜动力学建模与鲁棒控制方法, 首先, 对斜轴式望远镜进行了动力学分析, 采用拉格朗日法建立望远镜2自由度刚体模型; 接着, 结合望远镜驱动系统的柔性和所受干扰, 完成了斜轴式望远镜的干扰情况下刚柔耦合系统数学模型的推导; 然后, 针对抗干扰问题, 根据所建数学模型, 设计了基于干扰观测器的滑模控制器, 对于所受干扰进行抑制, 实现了斜轴式望远镜的鲁棒控制; 最后, 仿真结果显示, 在考虑模型的非线性外部干扰的情况下, 相比于传统的比例-积分-微分控制器, 基于干扰观测器的滑模控制器使得系统具有更好的动态性能和抗干扰特性.     

太阳硬X射线成像望远镜模拟研究

调制准直器型太阳硬X射线成像望远镜是目前较为通用的太阳观测设备.空间调制望远镜是基于中心轴不旋转的望远镜,适用于3轴稳定的卫星.针对我国可能的太阳观测计划,给出并比较了两组空间调制望远镜的配置方案,然后利用GEANT4高能物理通用软件模拟实际光子的计数情况,使用MATLAB实现图像重建.比较模拟光子计数得到的重建图与几...     

1.2m地平式望远镜驱动系统设计与多电机同步控制策略

对于大型光电望远镜,多电机摩擦轮驱动方案较单力矩电机直接驱动方案在电机的研制和低速平稳跟踪上有明显的优势,但其关键点和难点在于多电机的同步控制上。在云南天文台1.2m望远镜的方位改造中,通过采用合理的多电机驱动方案和设计同步补偿装置,克服多电机在运行时的相互影响,将稳态运行的转速差控制在一个较小的范围,并为校正参数的设计奠定了良好的基础,保证系统在以最大速度3°/s运行时对目标的高精度跟踪。     

采用VC + + 的射电望远镜控制软件在Windows XP下的设计和实现

射电望远镜控制软件的主要功能是控制射电望远镜精确、实时的跟踪指定目标,本文介绍了Windows XP系统下基于Visual C 的射电望远镜控制软件的设计,重点叙述了软件的功能、通信方式、图形界面的实现[2]。     

基于嵌入式系统的望远镜远程控制实验

为了验证通过网络进行天文望远镜控制的技术,及通过嵌入式Internet对现场总线设备进行远程控制的可行性,本实验以嵌入式Internet开发板TINI为平台,通过一组应用程序的开发,实现了对一台配备有伺服控制系统的小型业余天文望远镜的远程控制和状态监视。     

LAMOST网络控制系统结构

LAMOST(大型多天体分光望远镜)建成后将成为世界上视场最大、光谱观测效率最高的4m级口径以上的光学望远镜。它将要同时高效地观测4000颗星的光谱,这对网络控制系统的设计是巨大的挑战。该文主要从LAMOST网络控制系统构建的角度介绍了系统如何在大数据量、多任务的情况下实现各子系统控制、环境监测、授时和无线远程监控等功能,叙述了在该系统中运用的实时分布式操作系统、实时数据库,全球定位系统(GPS)和全球移动通讯系统(GSM)等多项技术．     

LAMOST观测控制系统用户界面设计

位于国家天文台兴隆观测基地的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是世界上最大的、可操控的反射施密特望远镜。为了便于控制望远镜,提高观测效率,设计了观测控制系统图形用户界面。首先分析了LAMOST望远镜的控制软件体系结构,采用基于场景的以用户为中心的设计方法,对界面进行了分析和设计。使用Qt、CORBA、多线程技术和MVC模式,实现了用户界面,并对界面进行了测试。最后,用户界面得到了用户的认可,成功应用于LAMOST观测。     

Dynamics and Control for a Small Telescope

Our main goal is to determine the dynamic equations of a certain complex system, as is the case of the mechanical system for a small aperture telescope. Causes of this complexity are: the lack of documents about the operation of the elements belonging to the system, and the variation of dynamics with respect to the time and the position of the telescope. To check that we have obtained a valid set of dynamic equations, we will design a computer control system that will implement a self-guide system for the telescope. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Compact Automatic Astronomical Telescopes As Grounds-Based Support of Satellite Projects

We outline the basic idea of an automatically working telescope based on inexpensive commercially available hardware components. A new generation of the control software is proposed which makes the full remote control of the telescope via Internet network possible - without human factor. The main scientific goal is to provide quasisimultaneous optical data for gamma-ray satellite projects such as CGRO, HETE, INTEGRAL etc. The telescope will automatically investigate the positions of high energy sources such as GRB and AGNs, at optical wavelengths. The automatically operated burst alert telescope is expected to improve our knowledge of these astrophysical objects. The proposed experiment is different from the OTM Optical Transient Monitor which is monitoring experiment unrelated to satellite data. The system can be also applied in other areas of astronomy and astrophysics as well as provide sky patrol.     

射电望远镜控制系统中的数据传输序列化分析

控制系统能衔接、集成和管理射电望远镜的软硬件系统。控制系统的序列化工具可以将射电望远镜的不同设备、操作系统、编程语言和网络之间传输的信息进行编码和解码,增强系统之间数据的传输效率。分析和比较了3款二进制序列化工具Msgpack,Protobuf和Flatbuffers的编码原理及特性,并通过一个实例测试了它们的序列化数据大小、序列化时间和中央处理器利用率。结果表明,Msgpack的综合性能优于Protobuf和Flatbuffers,适用于周期长、需求易变的射电望远镜系统之间传输信息的编码和解码。     

用PCI中断实现射电望远镜跟踪的方法

讨论运用PCI 9054(美国PLX公司生产的接口芯片)作为接口芯片的PCI(Peripheral Component Interconnect)板卡的软硬件设计,以实现天线跟踪的两个时间同步中断。利用标准秒信号中断作为系统时钟同步信号,并同步产生时间间隔为20ms(或40、50ms,可选)的中断信号,来处理天线跟踪指令输出。中断信号通过PCI中断口INTA#接入计算机,在驱动中识别不同的中断信号,并在应用程序响应中断处理后,命令ACU(Antenna Control Unit)机,实现射电天文望远镜的同步跟踪。其控制过程分3部分阐述:硬件设计、驱动程序设计、安装及应用;着重讨论了前两者的设计方法及思路。     

1米太阳望远镜光谱仪像旋转及消旋控制

光谱仪是1 m太阳望远镜的主要终端设备之一,该望远镜采用地平式的机架结构和修正的格里高利光学系统。在望远镜跟踪太阳时,由于地平式望远镜的自身运动特点和光学系统中平面反射镜的存在,其光谱仪狭缝所在平面上的太阳像随时间绕主光轴旋转,因此光谱仪必须进行消旋才能正常工作。首先深入研究了光谱仪狭缝平面上像的旋转变化,分析其旋转范围、速度和加速度随时角变化的特性,然后根据光谱仪消旋精度并结合像的旋转特性提出伺服系统位置检测和驱动电机的主要性能指标,最后给出光谱仪消旋伺服控制方案。