觀測(cè)控制系統(tǒng)是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn),底層通信是觀測(cè)控制系統(tǒng)架構(gòu)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但傳統(tǒng)的觀測(cè)控制系統(tǒng)一般采用裸套接技術(shù)實(shí)現(xiàn),缺少統(tǒng)一的傳輸控制機(jī)制,在密集數(shù)據(jù)通信時(shí)經(jīng)常存在延遲,影響實(shí)時(shí)控制的需要;同時(shí)缺少廣播與組播機(jī)制,限制了觀測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。針對(duì)觀測(cè)控制系統(tǒng)的要求,研究了基于ZeroMQ不同通信模型及對(duì)應(yīng)的天文控制模式,分析了不同的通信控制架構(gòu)的可用性,在此基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)對(duì)相應(yīng)的通信模型進(jìn)行測(cè)試,驗(yàn)證其在天文儀器分布控制中的可用性。測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步說明,ZeroMQ構(gòu)建觀測(cè)控制系統(tǒng)的底層通信架構(gòu)是可行的,能夠滿足觀測(cè)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的各種控制需求。 

【文章來源】：天文研究與技術(shù). 2019,16(02)CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

觀測(cè)控制系統(tǒng)體系架構(gòu)圖Fig.1Thearchitecturediagramofobservationcontrolsystem

發(fā)送與接收的時(shí)間差，測(cè)試結(jié)果如圖2。由測(cè)試結(jié)果可見，連接初期傳輸延遲較高，而后趨于穩(wěn)表1實(shí)驗(yàn)環(huán)境Table1Experimentalhardwareenvironment參數(shù)取值操作系統(tǒng)CentOSLinuxrelease7．3．1611CPUIntel(Ｒ)Xeon(Ｒ)CPUE5-2620v2@2.10GHz內(nèi)存64GZeroMQ版本4．2．3網(wǎng)卡1.0Gbps定，偶爾出現(xiàn)峰值的情況，且均在合理范圍內(nèi)。當(dāng)數(shù)據(jù)大小由256B增加到1024B時(shí)，延遲也相應(yīng)增加，但通信延遲總體表現(xiàn)較小，能夠適用于觀測(cè)控制系統(tǒng)控制圓頂或望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制環(huán)境。圖2ＲEQ-ＲEP模式消息傳輸延遲對(duì)比圖Fig.2Ｒequest-Ｒeplymodemessagetransmissiondelaycomparisonchart2.2.3多點(diǎn)同步控制性能測(cè)試模擬觀測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的控制場景，發(fā)送方運(yùn)行于一臺(tái)服務(wù)器，接收方運(yùn)行于另外5臺(tái)服務(wù)器。測(cè)試方法是發(fā)布端使用PUB-SUB套接字發(fā)送一萬條特定大小為256B的控制消息，5個(gè)接收端根據(jù)主題訂閱接收消息。分別測(cè)試了5個(gè)訂閱端接收消息的延遲情況，測(cè)試產(chǎn)生最底層的通信時(shí)延結(jié)果如圖3。因每條消息的通信延遲為離散數(shù)據(jù)，為了更好地掌握各設(shè)備的接收性能，分別從數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)和離散程度兩方面分析各設(shè)備接收消息的同步性，表2中Sub1-Sub5分別表示5個(gè)設(shè)備端，對(duì)比分析各組數(shù)據(jù)，可以得出各設(shè)備接收消息平均延遲在10μs以下，延遲波動(dòng)程度相當(dāng)，平均延遲遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，做觀測(cè)控制系統(tǒng)高層開發(fā)與設(shè)計(jì)時(shí)，參考最底層的通信時(shí)延數(shù)據(jù)，需412

2期錢進(jìn)等:基于ZeroMQ的觀測(cè)控制系統(tǒng)底層通信架構(gòu)分析與測(cè)試要考慮限制控制指令發(fā)送頻率，進(jìn)一步提高控制同步精度。在實(shí)際控制中，只要在平均延遲加3倍標(biāo)準(zhǔn)差的時(shí)間范圍內(nèi)考慮控制設(shè)計(jì)，時(shí)延水平符合控制精度要求，就會(huì)滿足觀測(cè)控制系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)CCD等設(shè)備實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的控制場景。圖3PUB-SUB模式消息傳輸延遲對(duì)比圖Fig.3Publish-Subscribemodemessagetransmissiondelaycomparisonchart表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析Table2ExperimentaldataanalysisIndexSub1Sub2Sub3Sub4Sub5AverageDelay/μs8.06.85.58.87.3StandardDeviation/μs114.8101.789.6127.097.8512

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3593005