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大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是中国天文学家根据20世纪末天文学发展的趋向,提出的一个大视场多目标光纤光谱巡天的计划。1996年国家科技领导小组在全国启动了重大科学工程计划,LAMOST在1997年由国家计委批准立项,项目于2001年8月正式开工,并预计于2008年完工。LAMOST是一种新的天文望远镜结构,称为“子午装置的卧式反射施密特望远镜系统”,它突破了长期以来天文望远镜设备的缺陷,是一台兼备大视场和大口径的光学望远镜。它选择最佳的观测时机(天体过中天时),可以同时对4000个目标进行光谱观测、有效口径达4米,视场达到20平方度。LAMOST至今仍然是国际上大视场多目标光纤光谱观测的最重要的一个项目。
LAMOST望远镜系统的复杂性和观测任务的巨量特点决定了采用观测控制系统(OCS)来控制LAMOST系统进行自动观测。其中涉及到观测命令众多,而且观测命令之间还存在逻辑关系,有些命令可以并行执行,有些命令必须串行执行。为了LAMOST能够高效自动的运行,有必要对观测流程的执行进行仔细的分析和设计。
根据LAMOST观测流程的特点,OCS采用分层的命令,其中观测命令是面向.观测者,而基本命令是面向LAMOST子系统;为了适应LAMOST观测命令之间复杂的逻辑关系,引入了观测命令流来描述。作为LAMOST观测流程执行中的一个重要步骤,我们需要实现从观测命令到基本命令的解析。在仔细分析了LAMOST观测命令集,基本命令集及之间的映射集之后,设计了满足OCS命令解析需求的数据库,并实现了查询OCS数据库类。解决了命令参数为前驱命令结果之后,给出了目前完整的命令解析的实现。
作为论文的重点,根据观测流程执行的特点,模仿操作系统的命令调度,设计了OCS命令执行时的数据结构和算法,实现了OCS自动高效的调度命令。作为OCS的核心组件,命令执行器负责观测流程执行中命令的分发以及命令执行情况的监控。命令执行器必须获取命令的执行情况,在简单介绍了CORBA事件服务和通知服务之后,重点介绍了OCS消息总线的设计和消息总线消费者的实现。通过多线程技术的运用,命令执行器实现了对每条命令执行的监控,为观测流程顺利的执行提供切实的保障。最后本文对LAMOST观测流程执行的下一步发展方向进行了一些讨论。
本论文的主要创新在于:
1)根据观测流程执行的特点,设计了OCS观测命令执行的算法和数据结构。通过多线程技术的运用,实现了对每条观测命令执行的监控,为观测流程顺利的执行提供切实的保障。在此基础上,实现了OCS的核心组件,命令执行器。
2)在原有的OCS观测数据库的基础上,增加和修改以适应当前命令解析的接口,发展和完善了命令解析的规则,实现了目前完整的命令解析。
3)针对观测命令执行中的异常,增加了消息总线的公共信息交互通道,同时对命令的异常作了初步的处理。