万方数据Linux操作系统下射电望远镜控制软件的开发悦，艾力·玉苏甫，赵融冰背景简介胡摘要：Linux操作系统具有许多Windows操作系统无可比拟的优点。天线控制单元是射电天文观测设备的一个重要组成部分。本文主要介绍了Linux操作系统下基于QT4的射电天文望远镜控制软件的设计与实现，重点介绍了应用QT4的信号与槽机制实现软件的系统结构及集成设计。1目前乌鲁木齐天文站作为中国科学院射电天文重点实验室之一，中国科学院国家天文台的一个重要天文研究与观测基地，参加了欧洲VLBI网(EVN)、国际VLBI服务网(IVS)、俄罗斯低频VLBI网(LFVN)等3个国际合作组织和7项国际合作计划，并参加了国家大科学工程、绕月工程等科研任务。天文站的国际合作单位使用的主要是Linux操作系统，为了加强国际合作，便于科学研究，适应自身需要和国际国内的发展趋势，解决操作系统之间的差异，实现与科研同构，需要开发Linux平台下的控制软件。Linux操作系统是Unix操作系统的一个克隆版本。自从1969年Unix诞生，1991年Linus带头开发了Linux的第一个版本的几年后，便有超过千万个使用者和致力于此的开发者。Linux之所以受到广大用户和计算机专家的青睐是因为它具有如下优点：首先Linux是标准平台，它基本上是一个与POSIX兼容的Unix系统，包含了所有标准的Unix工具和应用程序，能够提供非常稳定，多用户，多任务的环境。其次Linux具有先进的图形用户界面，出色的网路功能内置系统。它采用了一个标准，网络透明的X—Window系统，并且自带窗口管理程序(KDE或者GNOME)。特别是Linux的开源性，安全性和无法超越的计算能力，极大地满足了天文领域对操作系统安全性、稳定性和高性能计算的要求。由TrollTechnologies公司开发的Ql库是一个跨平台的C++类库，其丰富的控件资源和较好的可移植性是Qt最为优秀的一个方面。它的类库接口完全兼容于不同版本的Qt—X11，使用X下的开发工具可以直接在Linux下开发基于Qt的应用程序QUI界面，本系统采用的QT版本为QT4．2．1。本系统在继承原系统的功能的基础上，对其还存在的不足进行了改进。在QT4开发环境下。将现在独立的各种天文观测集成到一个软件中，真正实现集成开发，便于软件的维护和操作。天文研究与技术(国家天文台台刊)第5卷第2期2008年6月Jun．．2008CN53—1189／PISSN1672—7673(中国科学院国家天文台乌-It-木齐天文站。新疆鸟鲁木齐830011)关键词：天线控制；信号与槽机制；集成设计。中图分类号：P114．44文献标识码：A文章编号：1672—7673(2008)02—0199—07收稿日期：2007—08—28；修定日期：2007—1l—07作者简介：胡悦，女，硕士，研究方向：计算机技术在天文中的应用V01．5No．2ASTRONOMICALRESEARCH&TECHNOLOCY万方数据--1电流环『／—一|剀早弛剀I／l目动跟踩r、＼＼2天线控制软件系统结构．|3软件的设计天线控制软件系统的功能描述如图l所示天线控制系统主要分为两级控制，MCU作为ACU的上位机向ACU发送控制指令，ACU根据指令直接控制天线的转动，两者通过网络或备用的串口通信。系统采用了PID和非线性的算法，通过电流、电压、天线所处位置等反馈环节实现天线的平稳运转hFs计算机MCU控制计算机监管机备用该天线控制软件实现了MCU的控制功能，能够对天线的位置进行实时计算并将天线位置指令发送给ACU。MCU可以接收来自FS(FieldSystem)计算机的命令实现自动观测任务，并将天线状态信息发送给远程监管系统，所以MCU起着连接Fs计算机和ACU计算机的重要作用，其作用犹如人的大脑，如图2所示。3．1设计构思为了实现控制软件能够集成多种观测的要求，具有对天线状态监管和保护的重要功能，同时也能TCP／珀天线控制软件系统结构天文研究与技术(国家天文台台刊)5卷2．1IACUR$2322图1图2大脑MCU。Fig．1TheofthecontrolsystemFig2brain—like1，Lstructure2I。J万方数据冈I、．．．．．．．．．．．．．．J观测会立即进入观测，有些需要进一步确定观测源，例如图4所示的单射电源观测，射电源的信息保实现其在Linux操作系统下图形化、数字化的友好控制界面。该软件在Redhat—fedora5．0．32操作系统的Ecllipse开发环境下，主要使用QT4作为开发库，采用面向对象编程模式，结合QT4特有的信号与槽机制。主机运行于高性能工业控制计算机上，CPU主频在700MHz以上，内存为512MB。通信方面提供了100MB