虚拟天文光学望远镜系统研究

论文题目： 虚拟天文光学望远镜系统研究报告人：徐灵哲

虚拟天文台和虚拟望远镜 • 如果说利用γ射线巡天、X射线巡天、紫外巡天、光学巡天、红外巡天和射电巡天所得到的观测数据，用适合的方法对数据进行统一规范的整理、归档，便可以构成一个全波段的数字虚拟天空；而根据用户要求获得某个天区的各类数据，就仿佛是在使用一架虚拟的天文望远镜；如果再根据科学研究的要求开发出功能强大的计算工具、统计分析工具和数据挖掘工具，这就相当于拥有了虚拟的各种探测设备。这样，由虚拟的数字天空、虚拟的望远镜和虚拟的探测设备所组成的机构便是一个独一无二的虚拟天文台

基于LAMOST的虚拟天文光学望远镜 • 国际虚拟天文台联盟在2002年6月成立 • 同年中国虚拟天文台成立，并于10月加入国际虚拟天文台联盟，在成立之初就提出了与LAMOST项目紧密结合，把LAMOST建成VO-Enabled LAMOST。它包含两个含义 • 第一层含义是指“VO-enabled LAMOST Data”。指的是LAMOST的工作星表在VO技术和资源的支持下产生，同时项目的数据产品通过VO进行共享 • 第二层含义是“VO-enabled LAMOST Telescope”。实现LAMOST望远镜的VO化，让其成为VO资源中的一个站点。

课题背景及任务 • 建立基于LAMOST的虚拟望远镜VT (Virtual Telescope) 标准接口协议SIP (Standard Interface Protocol)。本文的要旨和意义在于首次提出了满足上述要求的SIP，分析和研究了在当代互联网平台上建立基于LAMOST的虚拟望远镜系统VTS（Virtual Telescope System）及其技术实施等方方面面。SIP集可以推而广之与国际接轨，并最终完善形成国际SIP标准。

课题相关技术-XML • XML是以文本形式来描述的一种文件格式由于XML是以文本形式描述的，所以适合于各种平台环境的数据交换。同样由于使用文本来描述内容，可以越过不同平台的障碍进行正常的数据交换。 • XML使用有意义的标记（Tag）在XML中文件是由一个个称之为元素（Element）的部件构成。使用标记（Tag）来描述元素。由于使用了标记的描述方法，可以保持原数据的意思和构造在互联网上进行数据交换，进而可以保持不同系统之间数据交换的灵活性。

课题相关技术-XML • XML是“定义语言的语言”，也即是一种元语言。由于XML具有元语言的功能，所以可以成为描述电子商务数据、多媒体演示数据、数学公式等各种各样数据应用语言的基础语言。 • 虚拟望远镜的数据来源可能是多台望远镜，每个望远镜的控制系统，所用的操作系统可能都不相同。因此要远程操纵多台望远镜，必须建立一个统一的接口。用XML来描述望远镜的各项参数和控制接口是非常合适的。

课题相关技术-WEB SERVICES • Web Service形成一个分布式环境。可以通过接口和服务代理远程访问对象，并可以在这些对象上执行操作。 • 当一个Web Service的实现发生变更时，只要其界面不改变，使用者将无法感到这种变更 • 由于Web Service的协议是平台无关的，不同的应用/平台/协议可以通过Web Service实现互操作，从而具有了整合当前各种应用的能力

总体设计-虚拟天文望远镜系统结构

总体设计-虚拟天文望远镜网络拓扑图

总体设计-虚拟天文望远镜组建模式

总体设计-VTML语言 • 为了通过Internet/Intranet控制天文望远镜设备并且为了将来能够方便地将天文望远镜设备接入虚拟天文台我们在参照虚拟天文台相关协议的基础上，定义了VTML(Virtual Telescope Markup Language)---虚拟望远镜标记语言，用来描述虚拟望远镜设备

总体设计- VTML语言结构

总体设计-VTML语言组件 • 虚拟天文望远镜功能描述组件 • 虚拟天文望远镜属性组件 • 虚拟天文望远镜设备组件 • 控制面板组件

总体设计-VTML端口和连线设计 • 端口数据流方向是输入端口还是输出端口 • 端口序号：组件的第几个端口 • 端口状态：数据是否有效，这个量决定了组件是否被激活 • 端口数据类型：包括整形、浮点、坐标、数组和曲线等 • 连线表示各组件之间的数据流。连线信息包括开始组件、开始端口、结束组件和结束端口

总体设计-消息总线设计

基于Petri网工作流虚拟天文光学望远镜系统程序建模基于Petri网工作流虚拟天文光学望远镜系统程序建模 • 工作流技术是对业务过程的全部或者部分的描述。工作流建模是工作流管理系统具有的基本功能，其主要完成对目标系统业务过程的抽象表示。实现许多复杂的并行执行流程的企业业务过程，需要建立相应的工作流模型，才能实现业务过程的工作流管理。对工作流建立的模型进行验证可以保证工作流原形在执行阶段被正确的执行。现阶段对工作流的可调度性研究主要是利用Petri网作为工具。由于天文光学望远镜系统下控制着多种光、机、电实体。一般来说望远镜建设是一个很长的过程，利用基于Petri网工作流来对望远镜观测流程进行建模，可以把过程和应用分开。在模型基础上建立的矩阵方程可以对流程的所有活动的每一个调度方便地进行验证。使得系统对观测流程的变化具有很好的适应性。在对虚拟天文光学望远镜系统进行开发的过程中引入Petri网技术对观测流程进行验证无疑是一个非常好的方法。

基于Petri网工作流虚拟天文光学望远镜系统程序建模实例基于Petri网工作流虚拟天文光学望远镜系统程序建模实例

基于Petri网工作流虚拟天文光学望远镜系统程序建模实例基于Petri网工作流虚拟天文光学望远镜系统程序建模实例 • 首先根据上表建立两个矩阵L1和L2。矩阵L1表示事件和前条件的连接关系，定义为L1[j,i]=W(pi,tj) ，0=< i <= 22 , 0<= j <= 16。矩阵L2表示事件和后条件的连接关系，定义为L2[j,i]=W(tj,pi) ，0=< i <= 22 , 0<= j <= 16。Petri网的关联矩阵L为L2-L1。Petri网的可达条件：设1个标识M1是可从M到达的，则存在1个转移的点火序列δ使得标识从M到M1，即下列方程存在一个解F[δ] 。 • M1 = M + X * L

总结及下一步的工作 • 虚拟天文光学望远镜系统 = 望远镜控制 + 网络 + 封装 + 服务 • 网络传输问题 • 网络安全问题 • 图像处理问题 • 协同工作问题

感谢各位专家！

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