LAMOST望远镜的观测控制流程技术

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LAMOST全称大天区面积多目标光纤光谱望远镜,是我国在河北省兴隆国家天文观测基地建成的大型天文望远镜。LAMOST是国家九五大科学工程之一于2009年6月4日顺利通过国家竣工验收,是同批立项的国家大科学工程中研制周期最长、创新最多、风险最高的项目。LAMOST打破了大视场望远镜不能兼有大口径的瓶颈。鉴于其集光面积和光纤数目,LAMOST潜在功能比世界上最好的SDSS数字巡天和2dF高出10到15倍,是世界上光谱获取率最高的望远镜。LAMOST的建成使我国跻身于国际天文技术前沿,成为国际上少数具备自主研制巨型望远镜能力的国家之一。观测控制系统OCS (Observing Control System),为这台世界上光谱观测能力最强的望远镜实现了自动流程控制、流程在线干预、运行安全性保障的完整设计。相比国际上大型望远镜的观测控制系统,OCS的流程控制设计非常完善,具备更好的灵活性。望远镜彻夜进行的观测流程中包含大量的操作步骤。为了提高工作效率,充分利用夜晚有限的可观测时间,OCS设计了面向用户可编辑的流程控制。观测人员通过对界面命令元素的拖放就能组合出流程。流程的运行具备可视化的监控。为了能够应对现场千变万化的情况,OCS在流程自动运行的基础上,添加丰富的人工干预。OCS的流程服务引擎能够从流程的任意位置开始运行,在流程运行中,还能够在线修改流程,为观测人员提供了极大的方便。OCS赋予了观测人员自由的流程编程功能,但是任意的控制并非都是正确的。圆顶尚未打开,就开启焦面门;S-H正在调整过程中,移回焦面。这些动作不但不正确,而且会危险地导致望远镜损坏。对此,OCS设计了一套规则检验作为约束,来尽可能地确保安全性。所有规则不是一成不变的,随着观测人员实际观测经验的增加,他们可以添加和修改规则。OCS自动生成所有操作的日志记录。在LAMOST望远镜经过一段时间的试运行以后,日志记录中记录了大量的信息。基于日志记录的统计,能够科学地设计流程的时间监控。对日志记录应用工作流挖掘技术,能够从中获得流程的图形化表示,方便对以往流程的操作进行审查。本文在这些方面进行了探讨。本篇论文的工作有以下几个创新点:1)在大型望远镜的观测控制系统领域,自动流程限于一些固定的配置方式。OCS实现了观测人员可自主设计流程的灵活控制方式。2、OCS赋予了观测人员丰富的动态干预流程和在线修改的功能,使得流程控制能够应对不可预料的异常情况。3)OCS提供了观测人员可制定和修改的规则检验设计,对自由编程的流程控制的形成一定的约束来确保安全性。目前,OCS系统已经在LAMOST试运行中配合使用。观测人员以小流程的方式使用流程控制功能,进行望远镜的观测控制。随着LAMOST观测任务的增加,OCS的流程控制将发挥更大的作用。
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