[发明专利]一种基于四层结构的天文望远镜网络协同观测方法

说明书

技术领域

本发明属于天文信息学技术领域，是一种基于“望远镜代理-观测基地控制中心-服务中心-客户端”四层架构的天文望远镜网络协同观测方法，适用于在互联网上同时远程控制多台大型天文望远镜对同一观测目标进行协同观测的应用场景。

背景技术

Robotic 望远镜技术的出现以及宽带网络的普及和延伸到观测基地，天文观测者可以基于互联网通过Robotic望远镜的数字接口以“客户端-服务器”的形式远程使用天文望远镜，从而实现足不出户就可进行天文观测。这种方式较以前的现场观测方式很大地方便了观测者，但仅限于单个望远镜的网络远程观测，未解决观测者同时控制异地多台大型望远镜对同一目标进行协同观测的需求。

发明内容

（一）本申请提案要解决的技术问题

本发明提供一种四层架构的天文望远镜网络协同观测方法，包括：观测结果实时共享方法；望远镜控制权在线转移方法；观测指令控制协议；观测数据传输协议。

（二）简要说明欲保护的关键点及对应的技术效果

关键点1，基于层次架构的观测体系，即“望远镜代理-观测基地控制中心-服务中心-客户端”四层架构，通过该观测体系，向观测者屏蔽了各类望远镜的繁琐的操作细节，观测者能够以一致的方式远程控制多台望远镜同时进行网络协同观测。

关键点2，观测指令控制协议。观测指令控制协议包括三类：控制类：需要由望远镜代理响应的相关信息；响应类：望远镜代理响应控制类信息，并反馈处理结果；系统状态类：包含系统静止状态信息及动态信息，静止信息包括系统名称、望远镜安装位置等，动态信息为望远镜的实时工作状态，由望远镜代理主动的定时推送给观测基地控制中心及服务中心。

技术效果：控制协议保证观测者能够在线监控望远镜的工作状态，并可以实时控制望远镜的指向动作，确保其指向观测目标并控制望远镜CCD的曝光时间。

关键点3，观测数据传输协议。数据传输协议由起始标志，数据包，校验码，结束标志组成。起始标志为字符串：“RCSS”，结束标志为字符串：“RCSE”。数据包统一采用小端模式，数据包中整数类型数据，在进入网络前需转换为小端模式，从网络下载后，则需要做逆转换。

技术效果：观测数据传输协议保证观测结果从望远镜代理向客户端实时、高速、安全的传输。

关键点4，观测结果实时共享方法。主要包括观测者三级授权体系和观测结果多点多路传输方案。根据对观测结果共享权限的等级，可将观测者分为三级：望远镜控制者、望远镜协同观测者和一般观测者。望远镜控制者对望远镜拥有完全的控制权限，可以控制望远镜的指向、设定其拍摄时间，在拍摄之后可以实时看到观测结果；望远镜协同观测者在控制者进行观测期间，不能对望远镜进行控制，但可以看到控制者的控制动作并在控制者拍摄之后可以同步看到观测结果；一般观测者在控制者进行观测期间，不能对望远镜进行控制，也不能在拍摄之后同步看到观测结果，而只能看到控制者的控制动作。观测结果多点多路传输技术基于观测数据传输协议实现从望远镜代理、观测基地控制中心、服务中心到客户端的观测结果实时分发。

技术效果：通过观测结果实时共享方法，望远镜控制者和望远镜协同观测者可同时获得观测结果。

关键点5，望远镜控制权在线转移方法。主要包括望远镜控制权形式化描述技术和基于有限状态自动机的权限转换技术。望远镜控制权采用p={d, m, c, u}四元组表示方式，其中p表示权限，d表示望远镜的圆顶状态，m表示望远镜的指向坐标，c表示望远镜CCD的状态，u表示拥有控制权的用户。权限转换基于有限状态自动机模型实现。

技术效果：通过望远镜控制权在线转移方法，可临时将望远镜控制权限移交给其他望远镜协同观测者，控制权转移之后，该协同观测者即成为新的望远镜控制者，原来的望远镜控制者则成为望远镜协同观测者。

（三）总的技术效果

本发明具有以下的优点和特点：

本发明提出了一种基于“望远镜代理-观测基地控制中心-服务中心-客户端”四层架构的方法，解决了观测者同时控制异地多台大型望远镜对同一目标进行协同观测的需求，该方法向观测者屏蔽了各类望远镜繁琐的操作细节，观测者能够以一致的方式远程控制多台望远镜同时进行网络协同观测。