CCD 集群分布式采集控制虚拟化技术研究

A telescope have multiple CCD device, and multi-channel simultaneous observation is mainstream mode in observations. Using a uniform set of CCD acquisition and control system,through the network of multiple homogeneous(or heterogeneousCCD cluster) of the CCD system formed centralized configuration parameters, observation operation mode setting, and the acquisition and control,undoubtedly simplify and improve observing efficiency. This research, based on virtualization technology research on the distributed acquisition and control for CCD cluster , includes: 1)oriented virtualization CCD cluster acquisition and control common framework; 2) loosely coupled service-oriented scheduling and collaborative control method; 3) observation-oriented integrated data communications and exchange methods. The research intends to solve the virtual camera package based CCD control mode service, service call efficiency and image data transfer method, and a custom based script parsing engine problem. The innovation lies in using the virtual camera to solve the current heterogeneous CCD unified control problem,the communication between components by way of service calls and the CCD cluster data services combined with the Virtual Observatory technologies for astronomical data release provides scalable interface . The results obtained in this study will be deployed on a infrared solar telescope and have good promotional value of scientific research forward-looking.

一台天文望远镜拥有多个CCD设备，并在观测中采用多通道同步观测已是当前主流的观测模式，采用一套统一的CCD采集控制系统，能够通过网络实现对多个同构（或异构）的CCD系统所形成的CCD集群进行集中的参数配置，模式设定和采集控制，无疑可以简化观测操作，提高观测效率。本研究立足于通过虚拟化的思想，解决CCD 集群的分布采集控制问题。研究包括：1）面向虚拟化的CCD集群采集控制通用框架；2）面向服务的松散耦合调度与协同控制方法；3）面向观测集成的数据通讯与交换方法。重点解决虚拟相机的封装方法,基于服务的CCD 控制模式，服务调用效率与图像数据的传递方法，以及基于自定义的脚本解析引擎等问题。本课题以虚拟相机的方式解决当前不同CCD的统一控制问题，通过服务调用的方式实现组件间的通讯，有较好创新。本研究获得的成果将在红外太阳望远镜上部署，并可应用到我国各个望远镜的CCD集群控制中，有良好的应用价值。

望远镜焦面仪器CCD集群中，存在多种不同厂商，不同型号的CCD终端，如何实现异构CCD集群的统一采集控制、CCD的无缝升级在望远镜的自主观测工作中具有十分迫切的要求。本课题研究的总体目标是实现一个可以满足多台天文望远镜CCD集群终端控制需要的，具有良好扩展性，能兼容各种异构CCD终端的采集控制系统框架，并完成相应的原型设计。.研究了开源天文望远镜控制系统RTS2的整体架构和网络通信，根据物联网应用中和望远镜控制系统中都是对设备控制的相似性，分析了物联网通信协议MQTT在望远镜控制系统中适用性，基于ZeroMQ，设计和实现了一个观测控制系统的通用框架，完成了CCD，圆顶设备和望远镜机架设备的抽象设计，实现了观测控制界面，满足对多CCD集群的控制需求。项目组共发表9篇论文，其中国际论文3篇（2篇SCI），国内核心期刊论文6篇。在该项目的支持下，项目负责人取得博士学位，2名项目组成员取得硕士学位，培养了另外2位硕士研究生。.项目实现的观测控制原型系统，对于提高望远镜的观测与使用效率，提高科学产出，无疑具有较好的科学意义与应用价值。研究设计过程中，主要需求是针对NVST进行研究，但关键技术均可以应用与直接移植到其他望远镜，也可以为未来我国下一代大型望远镜（如CGST）的信息系统与观测控制提供借鉴，研究意义明显。