望远镜远程控制和管理系统研究

摘要：随着网络技术的不断发展，望远镜的远程控制系统成为国内外天文台的研究热点，观测者通过Internet就可以控制望远镜进行天文观测。望远镜的远程控制系统对天文科普活动的开展起到了积极促进作用，家长不再为孩子的夜间出行而担心，只要通过网站预约远程观测，在家中就可以进行天文观测，有效的提高了管理效率，减少了管理成本，对天文研究有着实际的意义，也为科普知识得以普及提供了基础条件。

关键词：望远镜；天文学；远程控制；管理系统

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)03-0000-02

Telescope Remote Control and Management System

Qian Chen

(Jiangsu Province Taizhou No.2 School,Taizhou225300,China)

Abstract:With the continuous development of network technology,the remote control system of the telescope to become the research focus of the Observatory at home and abroad,the observer through the Internet you can control the telescope for astronomical observations.Remote control system of the telescope astronomical science activities have played a positive role in promoting,parents no longer worry about the child's travel at night,as long as remote viewing via the website booking home for astronomical observation,effectively improve the management efficiency, reduce management costs,astronomical research has practical significance,but also to popularize scientific knowledge of the basic conditions.

Keywords:Telescope;Astronomy;Remote control;Management system

天文学是人类最早开展研究的学科之一，古代天文学的研究方式一般基于都是肉眼所见，研究的内容也仅仅是对天文现象的文字记载和简单推算。因此，在很长的一段历史时期内，古代天文学研究的一直没有任何突破性的发展，研究方法依然简单，缺少相应的理论支持。大概在十七世纪初，望远镜的发明使天文现象的观测水平大幅提高。在那之后，许多天文科学家都投入到天文望远镜的研制之中，天文望远镜研制技术的不断发展，有效的推动了天文学研究的发展，获得了很多的新的科研成果。

随着望远镜技术、探测器技术以及计算机技术的发展，通过天文观测获得的数据量正在成倍增长，另一方面，国际上各种的巡天计划的数据在不断的累积，如Hubble太空望远镜每天的数据量大约为5GBytes。但是，这些并不意味着人们从中可以获得的信息量也日益的丰富。人们需要改变这种 “数据越来越丰富，但没有丰富的信息、知识”的情况。迅猛上升的大量数据保存在各种系统和介质中，不便于人们对其进行整理和管理。为解决上述问题只有开发建设虚拟天文台这样的一个答案。

现在，天文学家们已经意识到建设虚拟天文台对天文现象研究的重要性。在中国，北京天文观测台、清华大学FAST课题组、西安电子科技大学、哈尔滨工业大学等单位对天文望远镜的控制系统有了一定的实验验证和理论成果。二零零零年一月，经过中国、美国、奥地利三个国家的许多物理学家的不断努力，建立了一个全球范围内的H-alpha全日面像联测网络。该联测网络包括下面这样几个：Big Bear Solar Observatory(USA)，Kanzelhohe Solar Observatory(Austria)，云南天文台，Catania Astrophysical Observatory，以及怀柔太阳天文台。

从控制方法上看，目前存在三种主要的方法：集中控制、主从控制和分布式控制。从自动化程度来看，望远镜控制的流程自动化运行模式还处于初级阶段。

国际上望远镜的控制主要有以下方式：

1.通过控制手柄的按钮手动控制望远镜的转动，实现寻星。此方法仅适用于从事天文观测的专业人员。

2.观测人员一步步地使用控制软件的界面，调节望远镜进行观测。这是最基本的非自动化的运行模式。

3.全自动导星方式。在计算机中输入要观测的恒星或行星的名称或坐标，计算机通过软件控制望远镜实现自动化寻星。自动化寻星的流程固定在程序中，不能更改，留出一些参数供观测人员现场配置。

下面将简单的讨论一下网络控制技术和管理系统的相关内容。

首先，我们讨论一下网络控制技术，我们将控制网络分为两个组成部分：第一是面向设备的现场网络；第二是面向控制系统的控制网络；用现场网络（如RS-232/422/485，CAN，Lonworks，工业以太网等）连接现场设备，并通过特定的接口（如标准以太网接口）联接到控制网络，控制网络再连接到对应的其他系统，另外，因为广域网技术的不断发展，从根本上来说这些控制网络是能够平滑的接入广域网并且形成更强大的控制网络。

其次，我们再来讨论XML和Web服务技术。当前，国际天文学研究的主要方向是努力于将XML引入天文数据处理/存储/交换领域，而这项研究的主要内容为：VOTable。VOTable这个项目的提出来源于这样的一个问题：如何能够轻便而又高效的保存大量的数据，并能让这些数据应用于到今后的大规模分布式计算环境？为了研究这些，国际天文学家们试着通过基于XML技术的VOTable这个项目来解决这个难题。

在因特网迅猛发展的时期，一旦我们拥有了数据/信息交换的标准(即XML以及基于XML的某种标记语言)，那么怎么才能知道在什么地方可以处理这些数据/信息？怎么样为某些数据/信息开发对应的处理应用，怎样将这些到分布式的网络环境之中呢?应用之后，我们又该怎样将其公开发行，让客户能够轻易地搜索到呢?天文学家发现比较好的解决方法就是Web服务技术(web services)。Web服务技术是为了解决因特网范围内，如何将web服务集成在一起，进行相互操作的一个技术框架。Web服务技术的技术基础是XML/SOAP/WSDL/UDDI，在这些技术里面，XML是Web服务的基石，简单对象访问协议（SOAP）利用XML来封装Web服务的请求，Web服务的功能又是由服务描述语言（WSDLWeb）来描述，Web服务的注册由统一描述/发现/集成协议（UDDI）实现。

第三，B/S模式。B/S结构分布性强、维护方便、开发简单、用户操作便于掌握、共享性强并且成本低廉。另外，B/S模式便于集中的管理维护、用户操作简单、跨平台等特点。随着网络尤其是宽带网络的普遍使用，基于网络的B/S应用方式更具有光明的发展前景。

第四、DBMS(数据库管理系统)

数据库管理系统(database management system)是一种操纵和管理数据库的大型软件，用来建立、使用和维护数据库，简称dbms。它对数据库进行严格统一的管理和控制，这样就保证数据库的安全性和完整性。用户通过dbms访问数据库中的数据，数据库的管理员也通过dbms对数据库维护。它可以让多个应用程序和用户用不同的方法在同时或者不同时间去建立，修改和询问数据库。DBMS提供数据定义语言DDL（Data Definition Language）与数据操作语言DML（Data Manipulation Language），供用户定义数据库的模式结构与权限约束，实现对数据的追加、删除等操作。

第五、动态服务器页面ASP

ASP是Active Server Page的缩写，意为“动态服务器页面”。ASP是微软公司开发的代替CGI脚本程序的一种应用，它可以与数据库或者是其它程序进行交互，是一种简单、方便的编程工具。ASP的网页文件的格式是.asp，现在常用于各种动态网站中。

望远镜远程控制管理系统，使学生在室内的电脑上，通过web远程登录控制网站，就能操作天文望远镜，获取到相关的天空信息和图像，既能让学生达到观看天空的目的，又解决了安全问题。

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