[发明专利]大型天文望远镜无线局域网控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型天文望远镜的控制方法，特别涉及大型天文望远镜无线局域网控制方法。

背景技术

大型天文望远镜的控制系统(TCS)是一个复杂的系统，包含有望远镜指向及跟踪控制系统、力促动器控制系统、位移促动器控制系统及圆顶控制系统等。通过力促动器控制系统及位移促动器系统，能克服薄镜面拼接望远镜镜面误差，使望远镜的像质提高，使大型天文望远镜的建造成为可能。大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(以下简称LAMOST)分别由24块六角形子镜拼接成施密特改正板M_A和37块六角形子镜拼接成球面主镜M_B组成。M_A及M_B的每一块子镜分别由三套位移促动器控制镜面位移，共183套。M_A的每块子镜下装有34套力促动器，共816套。大型天文望远镜的子镜可以扩展到成千上万，并同时把位移控制和子镜变形控制集中在同一个控制系统里完成。由此带来控制对象的数量达到了空前庞大的程度，这对望远镜的控制系统提出了极大的挑战。

现有的望远镜控制系统都采用以太网控制或总线控制，控制系统中受控单元数有几千甚至上万个，控制系统网络工程难度大，尤其是在有限的范围内工程布线更为复杂。主控制机与本地控制单元之间都经过有线连接，而望远镜因跟踪天体要作指向及跟踪运动，太多的布线给望远镜的控制与运动带来了不便。

随着无线网络技术的发展，使实现基于无线网络的大型天文望远镜控制系统成为可能。

但是，望远镜的无线控制存在以下难点：

1、受控对象数量极大，成千上万，而且分布范围非常有限，一般在几十米的范围内；

2、受控对象抗干扰能力差，不易采用大功率无线发射装置，同时无线通信易受干扰；

3、望远镜控制系统对实时性及精确性要求高，要求网络响应速度快，传送数据准确及可靠性高；

4、无线局域网络中无线设备共享无线通信介质，当同一接入点接入无线设备过多时(一般几十个)，因竞争资源而将严得影响通信性能，降低通信及响应速度；

5、无线接入点(AP)之间存在相互干扰，当多个AP信道重叠且覆盖范围重叠时，相互干扰严重，不能正常通信；

6、现有较为普遍的无线局域网WLAN为802.11b或802.11g，均使用2.4G频段，只有三个非重叠信道，易受来自无线电话及微波的干扰。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的缺陷，提供一种基于无线局域网(Wireless Local Network-WLAN)的TCS(简称WTCS)控制方法，对整个望远镜系统提供有力、实时的及无线的控制。

本发明的技术方案是：一种大型天文望远镜无线局域网控制方法，大型天文望远镜无线局域网控制方法由主控制系统、本地控制系统和无线局域网系统组成，所述无线局域网系统采用802.11a协议，所述无线局域网和有线局域网构架采用无线接入点(AP)加网卡形式。

所述的802.11a无线网络协议采用OFDM技术，工作在5GISM频段，共有12个信道，目前本国开放4个信道，传输速率可高达54Mbps，抗干扰能力强。采用802.11a无线网络协议，能够满足系统的稳定性、抗干扰性及传输速度。IEEE 802.11a，共有12个信道，信道分别为：  5.15～5.25GHz 4个信道；5.25～5.35GHz 4个信道；5.725～8.725GHz 4个信道。802.11a采用正交频分多路复用(OFDM)调制技术，具有较强的抗干扰能力及高速的传输能力。本方法中选用5.725～5.825 4个信道，由于位移及力促动器控制系统中被控单元数较多，故将其中二个信道用于位移及力促动器控制，另二个用于其他控制，每个信道对应于一个无线网络。设定每个LCU连接的SSID，在望远镜控制系统中受控对象促动器的位置固定，限制网络漫游。并且作为本发明的进一步改进，AP中采用定向天线，调制成条状覆盖范围，避免相互干扰。

作为本发明的进一步改进，AP(无线接入点)和本地控制系统之间采用时间片轮转算法进行轮询通信。在望远镜控制系统中，服务器端主要发送的是控制信息，每次发送的数据量并不大，同时无线接入设备分布密度大，有限范围内数量大。针对无竞争型实时望远镜控制业务，采用点协调功能(PCF)的无线接入点(AP)集中控制接入算法，AP通过轮询方式将数据发送权交给各下位机，从而无竞争地使用信道，由AP确定各节点接入顺序和时间，并且交换控制帧信息，满足大数量受控对象访问的需要。