專利名稱：一種基于四層結(jié)構(gòu)的天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天文信息學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于“望遠(yuǎn)鏡代理-觀測基地控制中心-服務(wù)中心-客戶端”四層架構(gòu)的天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測方法，適用于在互聯(lián)網(wǎng)上同時遠(yuǎn)程控制多臺大型天文望遠(yuǎn)鏡對同一觀測目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同觀測的應(yīng)用場景。
背景技術(shù)：
Robotic望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的出現(xiàn)以及寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及和延伸到觀測基地，天文觀測者可以基于互聯(lián)網(wǎng)通過Robotic望遠(yuǎn)鏡的數(shù)字接口以“客戶端-服務(wù)器”的形式遠(yuǎn)程使用天文望遠(yuǎn)鏡，從而實現(xiàn)足不出戶就可進(jìn)行天文觀測。這種方式較以前的現(xiàn)場觀測方式很大地方便了觀測者，但僅限于單個望遠(yuǎn)鏡的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程觀測，未解決觀測者同時控制異地多臺大型望遠(yuǎn)鏡對同一目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同觀測的需求。
發(fā)明內(nèi)容
(一)本申請?zhí)岚敢鉀Q的技術(shù)問題
本發(fā)明提供一種四層架構(gòu)的天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測方法，包括觀測結(jié)果實時共享方法；望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)在線轉(zhuǎn)移方法；觀測指令控制協(xié)議；觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。(二)簡要說明欲保護(hù)的關(guān)鍵點及對應(yīng)的技術(shù)效果
關(guān)鍵點1，基于層次架構(gòu)的觀測體系，即“望遠(yuǎn)鏡代理-觀測基地控制中心-服務(wù)中心-客戶端”四層架構(gòu)，通過該觀測體系，向觀測者屏蔽了各類望遠(yuǎn)鏡的繁瑣的操作細(xì)節(jié)，觀測者能夠以一致的方式遠(yuǎn)程控制多臺望遠(yuǎn)鏡同時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測。關(guān)鍵點2，觀測指令控制協(xié)議。觀測指令控制協(xié)議包括三類控制類需要由望遠(yuǎn)鏡代理響應(yīng)的相關(guān)信息；響應(yīng)類望遠(yuǎn)鏡代理響應(yīng)控制類信息，并反饋處理結(jié)果；系統(tǒng)狀態(tài)類包含系統(tǒng)靜止?fàn)顟B(tài)信息及動態(tài)信息，靜止信息包括系統(tǒng)名稱、望遠(yuǎn)鏡安裝位置等，動態(tài)信息為望遠(yuǎn)鏡的實時工作狀態(tài)，由望遠(yuǎn)鏡代理主動的定時推送給觀測基地控制中心及服務(wù)中心。技術(shù)效果控制協(xié)議保證觀測者能夠在線監(jiān)控望遠(yuǎn)鏡的工作狀態(tài)，并可以實時控制望遠(yuǎn)鏡的指向動作，確保其指向觀測目標(biāo)并控制望遠(yuǎn)鏡CCD的曝光時間。關(guān)鍵點3，觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議由起始標(biāo)志，數(shù)據(jù)包，校驗碼，結(jié)束標(biāo)志組成。起始標(biāo)志為字符串“RCSS”，結(jié)束標(biāo)志為字符串“RCSE”。數(shù)據(jù)包統(tǒng)一采用小端模式，數(shù)據(jù)包中整數(shù)類型數(shù)據(jù)，在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)前需轉(zhuǎn)換為小端模式，從網(wǎng)絡(luò)下載后，則需要做逆轉(zhuǎn)換。技術(shù)效果觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議保證觀測結(jié)果從望遠(yuǎn)鏡代理向客戶端實時、高速、安全的傳輸。關(guān)鍵點4，觀測結(jié)果實時共享方法。主要包括觀測者三級授權(quán)體系和觀測結(jié)果多點多路傳輸方案。根據(jù)對觀測結(jié)果共享權(quán)限的等級，可將觀測者分為三級望遠(yuǎn)鏡控制者、望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測者和一般觀測者。望遠(yuǎn)鏡控制者對望遠(yuǎn)鏡擁有完全的控制權(quán)限，可以控制望遠(yuǎn)鏡的指向、設(shè)定其拍攝時間，在拍攝之后可以實時看到觀測結(jié)果；望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測者在控制者進(jìn)行觀測期間，不能對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行控制，但可以看到控制者的控制動作并在控制者拍攝之后可以同步看到觀測結(jié)果；一般觀測者在控制者進(jìn)行觀測期間，不能對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行控制，也不能在拍攝之后同步看到觀測結(jié)果，而只能看到控制者的控制動作。觀測結(jié)果多點多路傳輸技術(shù)基于觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)從望遠(yuǎn)鏡代理、觀測基地控制中心、服務(wù)中心到客戶端的觀測結(jié)果實時分發(fā)。技術(shù)效果通過觀測結(jié)果實時共享方法，望遠(yuǎn)鏡控制者和望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測者可同時獲得觀測結(jié)果。關(guān)鍵點5，望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)在線轉(zhuǎn)移方法。主要包括望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)形式化描述技術(shù)和基于有限狀態(tài)自動機的權(quán)限轉(zhuǎn)換技術(shù)。望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)采用/7=隊m, c, u}四元組表示方式，其中P表示權(quán)限，i/表示望遠(yuǎn)鏡的圓頂狀態(tài)， 表示望遠(yuǎn)鏡的指向坐標(biāo)，c表示望遠(yuǎn)鏡 CCD的狀態(tài)，u表示擁有控制權(quán)的用戶。權(quán)限轉(zhuǎn)換基于有限狀態(tài)自動機模型實現(xiàn)。技術(shù)效果通過望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)在線轉(zhuǎn)移方法，可臨時將望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)限移交給其他望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測者，控制權(quán)轉(zhuǎn)移之后，該協(xié)同觀測者即成為新的望遠(yuǎn)鏡控制者，原來的望遠(yuǎn)鏡控制者則成為望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測者。(三)總的技術(shù)效果
本發(fā)明具有以下的優(yōu)點和特點
本發(fā)明提出了一種基于“望遠(yuǎn)鏡代理-觀測基地控制中心-服務(wù)中心-客戶端”四層架構(gòu)的方法，解決了觀測者同時控制異地多臺大型望遠(yuǎn)鏡對同一目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同觀測的需求， 該方法向觀測者屏蔽了各類望遠(yuǎn)鏡繁瑣的操作細(xì)節(jié)，觀測者能夠以一致的方式遠(yuǎn)程控制多臺望遠(yuǎn)鏡同時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測。本發(fā)明提供的基于四層結(jié)構(gòu)的天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測方法，觀測者可按照三級授權(quán)體系與已獲授權(quán)的合作者同時獲取觀測結(jié)果，同時，觀測者還可將望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)限臨時移交給其他協(xié)同觀測者，從而實現(xiàn)靈活的觀測控制。一
附圖1是“望遠(yuǎn)鏡代理-觀測基地控制中心-服務(wù)中心-客戶端”四層架構(gòu)示意圖。附圖2是系統(tǒng)處理流程圖。二具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明提供的一種基于四層結(jié)構(gòu)的天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測方法包括四個組成部分望遠(yuǎn)鏡代理、觀測基地控制中心、服務(wù)中心、客戶端。如圖1所示。望遠(yuǎn)鏡代理與望遠(yuǎn)鏡儀器一一對應(yīng)，負(fù)責(zé)接受觀測基地控制中心的調(diào)度和控制指令，驅(qū)動望遠(yuǎn)鏡的圓頂、機械子系統(tǒng)、拍照子系統(tǒng)等各個功能部件，按照觀測者的控制指令進(jìn)行天文觀測，并將觀測結(jié)果返回給觀測基地控制中心。觀測基地控制中心負(fù)責(zé)向基地內(nèi)的各臺望遠(yuǎn)鏡分發(fā)控制命令、監(jiān)控工作狀態(tài)，同時也負(fù)責(zé)與服務(wù)中心的交互，包括用戶及安全認(rèn)證，觀測申請?zhí)幚恚憫?yīng)遠(yuǎn)程操控命令和分發(fā)天文觀測結(jié)果等。服務(wù)中心負(fù)責(zé)向觀測用戶提供系統(tǒng)內(nèi)可使用的所有望遠(yuǎn)鏡的統(tǒng)一視圖，服務(wù)中心接收用戶從客戶端提交的操作和控制指令，將控制指令發(fā)送到目標(biāo)望遠(yuǎn)鏡所在的觀測基地控制中心，接受服務(wù)中心發(fā)回的觀測結(jié)果并返回給觀測者。客戶端是用戶使用服務(wù)中心的工具，支持B/S和C/S兩種方式，B/S方式下為Web 瀏覽器，如IE、Firefox, Opera等，C/S方式則為應(yīng)用程序。本發(fā)明中，天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測流程包括以下幾個步驟。如圖2所示。步驟S2. 1 依次啟動望遠(yuǎn)鏡代理和觀測基地控制中心，觀測基地控制中心與各個望遠(yuǎn)鏡代理建立控制通道和數(shù)據(jù)傳輸通道。步驟S2. 2 啟動服務(wù)中心，服務(wù)中心向各個觀測基地控制中心發(fā)送可用設(shè)備查詢消息，各個觀測基地控制中心反饋查詢結(jié)果，服務(wù)中心將各個觀測基地反饋的可用設(shè)備列表合并，建立整個系統(tǒng)統(tǒng)一的可用的天文望遠(yuǎn)鏡列表。服務(wù)中心與各個觀測基地控制中心建立控制指令通道和數(shù)據(jù)傳輸通道，初始化每個通道的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。步驟S2. 3 服務(wù)中心監(jiān)聽特定服務(wù)端口，接收和響應(yīng)客戶端的觀測請求。步驟S2. 4 服務(wù)中心讀取相關(guān)信息，直接向客戶端返回消息請求結(jié)果。步驟S2. 5 服務(wù)中心接受客戶端的查詢請求，向客戶端返回當(dāng)前系統(tǒng)中可用的所有的天文望遠(yuǎn)鏡的列表。步驟S2. 6 服務(wù)中心向客戶端返回非法用戶消息。步驟S2. 7 確定客戶端請求使用的望遠(yuǎn)鏡所屬的目標(biāo)觀測基地控制中心。步驟S2. 8 服務(wù)中心斷開與客戶端之間的連接。步驟S2. 9 服務(wù)中心向目標(biāo)觀測基地控制中心發(fā)送指令，通知觀測基地控制中心取消該用戶的望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)限。步驟S2. 10 服務(wù)中心通知客戶端獲取查看權(quán)。步驟S2. 11 服務(wù)中心通過控制指令通道向目標(biāo)觀測基地控制中心發(fā)送用戶認(rèn)證信息，確定觀測基地控制中心是否賦予該用戶觀測權(quán)限。步驟S2. 12 通知客戶端獲取控制權(quán)，將客戶端發(fā)送的各種控制指令轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)觀測基地控制中心，并將得到的觀測結(jié)果實時返回給客戶端，進(jìn)行正常觀測。如上所述，利用基于四層結(jié)構(gòu)的天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測方法，可以實現(xiàn)觀測者同時控制異地多臺大型望遠(yuǎn)鏡對同一目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同觀測。以上所述，僅為本發(fā)明的實施步驟描述，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于層次架構(gòu)的觀測體系，其特征在于“望遠(yuǎn)鏡代理-觀測基地控制中心-服務(wù)中心-客戶端”的四層架構(gòu)，通過該觀測體系，向觀測者屏蔽了各類望遠(yuǎn)鏡的繁瑣的操作細(xì)節(jié)， 觀測者能夠以一致的方式遠(yuǎn)程控制多臺望遠(yuǎn)鏡同時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測。
2.—種如上述權(quán)利要求1所述的觀測指令控制協(xié)議，其特征在于控制類、響應(yīng)類和系統(tǒng)狀態(tài)類三類控制指令，控制協(xié)議保證觀測者能夠在線實時控制望遠(yuǎn)鏡的指向動作，確保其指向觀測目標(biāo)。
3.一種如上述權(quán)利要求1所述的觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，包含了從望遠(yuǎn)鏡代理、觀測基地控制中心、服務(wù)中心到客戶端各層之間的觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，其特征在于每個數(shù)據(jù)包由起始標(biāo)志，數(shù)據(jù)包，校驗碼，結(jié)束標(biāo)志組成，觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議保證觀測結(jié)果從望遠(yuǎn)鏡代理向客戶端實時、高速、安全的傳輸。
4.一種如上述權(quán)利要求1所述的觀測結(jié)果實時共享方法，其特征在于觀測者三級授權(quán)體系和觀測結(jié)果多點多路傳輸方案，根據(jù)對觀測結(jié)果共享權(quán)限的等級，可將觀測者分為三級望遠(yuǎn)鏡控制者、望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測者和一般觀測者，望遠(yuǎn)鏡控制者對望遠(yuǎn)鏡擁有完全的控制權(quán)限，可以控制望遠(yuǎn)鏡的指向、設(shè)定其拍攝時間，在拍攝之后可以實時看到觀測結(jié)果； 望遠(yuǎn)鏡協(xié)同觀測者在控制者進(jìn)行觀測期間，不能對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行控制，但可以看到控制者的控制動作并在控制者拍攝之后可以同步看到觀測結(jié)果；一般觀測者在控制者進(jìn)行觀測期間，不能對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行控制，也不能在拍攝之后同步看到觀測結(jié)果，而只能看到控制者的控制動作，觀測結(jié)果多點多路傳輸技術(shù)基于如上述權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)從望遠(yuǎn)鏡代理、觀測基地控制中心、服務(wù)中心到客戶端的觀測結(jié)果實時分發(fā)。
5.一種如上述權(quán)利要求1所述的望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)在線轉(zhuǎn)移方法，其特征在于望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)四元組形式化描述技術(shù)和基于有限狀態(tài)自動機的權(quán)限轉(zhuǎn)換技術(shù)，該方法支持觀測者將望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)限臨時移交給其他協(xié)同觀測者。
全文摘要
本發(fā)明屬于天文信息學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于“望遠(yuǎn)鏡代理-觀測基地控制中心-服務(wù)中心-客戶端”四層架構(gòu)(圖1)的天文望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測方法。本發(fā)明包括(1)、觀測結(jié)果實時共享方法，主要包括觀測者三級授權(quán)體系和觀測結(jié)果多點多路傳輸方案；(2)、望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)在線轉(zhuǎn)移方法，主要包括望遠(yuǎn)鏡控制權(quán)形式化描述技術(shù)和基于有限狀態(tài)自動機的權(quán)限轉(zhuǎn)換技術(shù)；(3)觀測指令控制協(xié)議和觀測數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。本發(fā)明適用于在互聯(lián)網(wǎng)上同時遠(yuǎn)程控制多臺大型天文望遠(yuǎn)鏡對同一觀測目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同觀測的應(yīng)用場景。
文檔編號H04L29/06GK102571824SQ20121005941
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者南凱, 楊宏偉, 畢樹人, 馬永征 申請人:中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心