[发明专利]大型天文望远镜无线局域网控制系统

说明书

技术领域

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

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；

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，克服望远镜的无线控制的难点，提供一种基于无线局域网(Wireless Local Network-WLAN)的TCS(简称WTCS)控制系统，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系统，由主控制系统和本地控制系统，所述主控制系统包括服务器、交换机和PC，采用快速以太网网络结构；所述本地控制系统包括下位机(LCU)、促动器，采用RS485，总线网络结构；所述主控制系统与本地控制系统之间采用无线连接系统连接，所述无线连接系统为采用802.11a网路协议的无线局域网系统，由无线网卡、无线接入点、无线控制器和交换机组成；所述下位机通过所述无线网卡与所述无线接入点连接，所述无线接入点通过所述无线控制器与所述服务器及PC相连接，或通过所述无线控制器接入所述交换机再与所述服务器及PC相连接。

所述局域网系统，采用802.11a WLAN结构，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：5.15～5.25GHz4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，其中二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。

所述下位机(LCU)中设有RTLinux操作系统，在LCU中采用RTLinux，适应系统实时响应的需求。

所述服务器中设有Red Hat Linux 9操作系统；所述PC中设有Red HatLinux 9操作系统。