虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)研究報告人：徐靈哲論文題目：虛擬天文臺和虛擬望遠(yuǎn)鏡如果說利用γ射線巡天、X射線巡天、紫外巡天、光學(xué)巡天、紅外巡天和射電巡天所得到的觀測數(shù)據(jù)，用適合的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的整理、歸檔，便可以構(gòu)成一個全波段的數(shù)字虛擬天空；而根據(jù)用戶要求獲得某個天區(qū)的各類數(shù)據(jù)，就仿佛是在使用一架虛擬的天文望遠(yuǎn)鏡；如果再根據(jù)科學(xué)研究的要求開發(fā)出功能強(qiáng)大的計算工具、統(tǒng)計分析工具和數(shù)據(jù)挖掘工具，這就相當(dāng)于擁有了虛擬的各種探測設(shè)備。這樣，由虛擬的數(shù)字天空、虛擬的望遠(yuǎn)鏡和虛擬的探測設(shè)備所組成的機(jī)構(gòu)便是一個獨(dú)一無二的虛擬天文臺基于LAMOST的虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡國際虛擬天文臺聯(lián)盟在2002年6月成立同年中國虛擬天文臺成立，并于10月加入國際虛擬天文臺聯(lián)盟，在成立之初就提出了與LAMOST項目緊密結(jié)合，把LAMOST建成VO-EnabledLAMOST。它包含兩個含義第一層含義是指“VO-enabledLAMOSTData”。指的是LAMOST的工作星表在VO技術(shù)和資源的支持下產(chǎn)生，同時項目的數(shù)據(jù)產(chǎn)品通過VO進(jìn)行共享第二層含義是“VO-enabledLAMOSTTelescope”。實(shí)現(xiàn)LAMOST望遠(yuǎn)鏡的VO化，讓其成為VO資源中的一個站點(diǎn)。課題背景及任務(wù)建立基于LAMOST的虛擬望遠(yuǎn)鏡VT(VirtualTelescope)標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議SIP(StandardInterfaceProtocol)。本文的要旨和意義在于首次提出了滿足上述要求的SIP，分析和研究了在當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)平臺上建立基于LAMOST的虛擬望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)VTS（VirtualTelescopeSystem）及其技術(shù)實(shí)施等方方面面。SIP集可以推而廣之與國際接軌，并最終完善形成國際SIP標(biāo)準(zhǔn)。課題相關(guān)技術(shù)-XMLXML是以文本形式來描述的一種文件格式由于XML是以文本形式描述的，所以適合于各種平臺環(huán)境的數(shù)據(jù)交換。同樣由于使用文本來描述內(nèi)容，可以越過不同平臺的障礙進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)交換。XML使用有意義的標(biāo)記（Tag）在XML中文件是由一個個稱之為元素（Element）的部件構(gòu)成。使用標(biāo)記（Tag）來描述元素。由于使用了標(biāo)記的描述方法，可以保持原數(shù)據(jù)的意思和構(gòu)造在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，進(jìn)而可以保持不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換的靈活性。課題相關(guān)技術(shù)-XMLXML是“定義語言的語言”，也即是一種元語言。由于XML具有元語言的功能，所以可以成為描述電子商務(wù)數(shù)據(jù)、多媒體演示數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)公式等各種各樣數(shù)據(jù)應(yīng)用語言的基礎(chǔ)語言。虛擬望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)來源可能是多臺望遠(yuǎn)鏡，每個望遠(yuǎn)鏡的控制系統(tǒng)，所用的操作系統(tǒng)可能都不相同。因此要遠(yuǎn)程操縱多臺望遠(yuǎn)鏡，必須建立一個統(tǒng)一的接口。用XML來描述望遠(yuǎn)鏡的各項參數(shù)和控制接口是非常合適的。課題相關(guān)技術(shù)-WEBSERVICESWebService形成一個分布式環(huán)境?？梢酝ㄟ^接口和服務(wù)代理遠(yuǎn)程訪問對象，并可以在這些對象上執(zhí)行操作。當(dāng)一個WebService的實(shí)現(xiàn)發(fā)生變更時，只要其界面不改變，使用者將無法感到這種變更由于WebService的協(xié)議是平臺無關(guān)的，不同的應(yīng)用/平臺/協(xié)議可以通過WebService實(shí)現(xiàn)互操作，從而具有了整合當(dāng)前各種應(yīng)用的能力總體設(shè)計-虛擬天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計-虛擬天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D總體設(shè)計-虛擬天文望遠(yuǎn)鏡組建模式總體設(shè)計-VTML語言為了通過Internet/Intranet控制天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)備并且為了將來能夠方便地將天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)備接入虛擬天文臺我們在參照虛擬天文臺相關(guān)協(xié)議的基礎(chǔ)上，定義了VTML(VirtualTelescopeMarkupLanguage)---虛擬望遠(yuǎn)鏡標(biāo)記語言，用來描述虛擬望遠(yuǎn)鏡設(shè)備總體設(shè)計-VTML語言結(jié)構(gòu)總體設(shè)計-VTML語言組件虛擬天文望遠(yuǎn)鏡功能描述組件虛擬天文望遠(yuǎn)鏡屬性組件虛擬天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)備組件控制面板組件總體設(shè)計-VTML端口和連線設(shè)計端口數(shù)據(jù)流方向是輸入端口還是輸出端口端口序號：組件的第幾個端口端口狀態(tài)：數(shù)據(jù)是否有效，這個量決定了組件是否被激活端口數(shù)據(jù)類型：包括整形、浮點(diǎn)、坐標(biāo)、數(shù)組和曲線等連線表示各組件之間的數(shù)據(jù)流。連線信息包括開始組件、開始端口、結(jié)束組件和結(jié)束端口總體設(shè)計-消息總線設(shè)計基于Petri網(wǎng)工作流虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)程序建模

工作流技術(shù)是對業(yè)務(wù)過程的全部或者部分的描述。工作流建模是工作流管理系統(tǒng)具有的基本功能，其主要完成對目標(biāo)系統(tǒng)業(yè)務(wù)過程的抽象表示。實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的并行執(zhí)行流程的企業(yè)業(yè)務(wù)過程，需要建立相應(yīng)的工作流模型，才能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的工作流管理。對工作流建立的模型進(jìn)行驗(yàn)證可以保證工作流原形在執(zhí)行階段被正確的執(zhí)行?，F(xiàn)階段對工作流的可調(diào)度性研究主要是利用Petri網(wǎng)作為工具。由于天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)下控制著多種光、機(jī)、電實(shí)體。一般來說望遠(yuǎn)鏡建設(shè)是一個很長的過程，利用基于Petri網(wǎng)工作流來對望遠(yuǎn)鏡觀測流程進(jìn)行建模，可以把過程和應(yīng)用分開。在模型基礎(chǔ)上建立的矩陣方程可以對流程的所有活動的每一個調(diào)度方便地進(jìn)行驗(yàn)證。使得系統(tǒng)對觀測流程的變化具有很好的適應(yīng)性。在對虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)的過程中引入Petri網(wǎng)技術(shù)對觀測流程進(jìn)行驗(yàn)證無疑是一個非常好的方法?；赑etri網(wǎng)工作流虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)程序建模實(shí)例事件定義條件定義T0OCS向TCS發(fā)送系統(tǒng)自檢命令P0開始T1TCS向各子系統(tǒng)發(fā)送自檢命令P1TCS收到自檢命令T2TCS開始制冷，通風(fēng)P2OCS判斷需要制冷，通風(fēng)T3OCS向TCS發(fā)送打開圓頂命令P3OCS判斷不需要制冷，通風(fēng)T4OCS向TCS發(fā)送打開焦面門命令P4制冷通風(fēng)正常T5OCS向TCS發(fā)機(jī)架過零命令P5圓頂打開完畢T6OCS向TCS發(fā)主動光學(xué)調(diào)試命令P6焦面門打開完畢T7MB開始共球心P7機(jī)架過零完畢T8MA調(diào)自準(zhǔn)直P8TCS收到主動光學(xué)調(diào)試命令T9TCS發(fā)機(jī)架跟蹤命令P9MB共球心完畢T10TCS發(fā)導(dǎo)星跟蹤命令P10MB共球心未結(jié)束T11TCS發(fā)MA共焦命令P11MA自準(zhǔn)直調(diào)整完畢T12MA閉環(huán)P12星象進(jìn)入視場基于Petri網(wǎng)工作流虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)程序建模實(shí)例基于Petri網(wǎng)工作流虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)程序建模實(shí)例前條件事件后條件前條件事件后條件P0T0P1P1T1P2，P3P2T2P4P3，P4T3P5P5T4P6P6T5P7P7T6P8P8，P10，P18T7P9，P10P9T8P11P11，P13，P17T9P12，P13P12T10P14P14T11P15，P16P15T12P17，P18，P19P16T13P17，P18，P19P19T14P20P20T15P21P21T16P22基于Petri網(wǎng)工作流虛擬天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)程序建模實(shí)例首先根據(jù)上表建立兩個矩陣L1和L2。矩陣L1表示事件和前條件的連接關(guān)系，定義為L1[j,i]=W(pi,tj)，0=<i<=22,0<=j<=16。矩陣L2表示事件和后條件的連接關(guān)系，定義為L2[j,i]=W(tj,pi)，0=<i<=22,0<=j<=16。Petri網(wǎng)的關(guān)聯(lián)矩陣L為L2-L1。Petri網(wǎng)的可達(dá)條件：設(shè)1個標(biāo)識M1是可從M到