巡天觀測(cè)系統(tǒng)課件

LAMOST巡天觀測(cè)系統(tǒng)報(bào)告時(shí)間：2009-04-21報(bào)告人：袁海龍項(xiàng)目組：中科大OCS研究組LAMOST巡天觀測(cè)系統(tǒng)報(bào)告時(shí)間：2009-04-211內(nèi)容概要LAMOST望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)介巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)任務(wù)約束分析選星策略算法研究軟件功能內(nèi)容概要LAMOST望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)介2LAMOST簡(jiǎn)介L(zhǎng)AMOSTLargeSkyAreaMulti-ObjectFiberSpectroscopicTelescope望遠(yuǎn)鏡主要性能：主鏡：6.67mx6.05m反射鏡:5.72mx4.40m通光口徑：f3.6m-4.9m視場(chǎng)角直徑：f5°焦面線直徑：f1.75m焦距：20m光纖數(shù)：4000光譜覆蓋范圍：370-900nm光譜分辨率：1-0.25nm觀測(cè)天區(qū)：-10°to+90°LAMOST簡(jiǎn)介L(zhǎng)AMOST3LAMOST望遠(yuǎn)鏡LAMOST望遠(yuǎn)鏡4巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)目標(biāo)望遠(yuǎn)鏡預(yù)定科學(xué)目標(biāo)星系巡天，銀河系結(jié)構(gòu)，類星體多波段認(rèn)證等。巡天觀測(cè)的目標(biāo)數(shù)量上千萬(wàn)，觀測(cè)周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)目標(biāo)（SurveyStrategySystem,SSS）根據(jù)望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)目標(biāo)和觀測(cè)條件，以最優(yōu)化的方式在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，制定出可行的觀測(cè)計(jì)劃獲得科學(xué)目標(biāo)所需質(zhì)量要求的觀測(cè)資料的系統(tǒng)。它是聯(lián)系天文學(xué)家與觀測(cè)控制系統(tǒng)的中間橋梁，并能根據(jù)觀測(cè)條件變化、觀測(cè)需求的變化和觀測(cè)結(jié)果調(diào)整計(jì)劃生成。巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)目標(biāo)望遠(yuǎn)鏡預(yù)定科學(xué)目標(biāo)5巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)管理巡天計(jì)劃（星表）處理觀測(cè)約束選擇觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)天區(qū)分配觀測(cè)目標(biāo)到光纖單元科學(xué)要求充分利用天文觀測(cè)時(shí)間，充分發(fā)揮4000根光纖的巡天能力，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)觀測(cè)盡可能多的觀測(cè)目標(biāo)，盡快獲取符合科學(xué)要求的光譜數(shù)據(jù)。巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)6觀測(cè)約束條件從實(shí)現(xiàn)形式分類：靜態(tài)約束（晨昏、月相、中天、星等、導(dǎo)星、SH檢驗(yàn)、天光、定標(biāo)星、優(yōu)先級(jí)、焦面形狀等）動(dòng)態(tài)約束（天氣、望遠(yuǎn)鏡狀態(tài)、焦面狀態(tài)等）從影響對(duì)象分類：時(shí)間約束（晨昏、月相、氣象）天區(qū)約束（中天、導(dǎo)星與SH檢驗(yàn)、氣象、望遠(yuǎn)鏡狀態(tài)）可選觀測(cè)目標(biāo)（月相、星等、優(yōu)先級(jí)、氣象、望遠(yuǎn)鏡狀態(tài)，焦面狀態(tài)，光纖防碰撞）其它約束（人工干預(yù)）觀測(cè)約束條件從實(shí)現(xiàn)形式分類：7可觀測(cè)時(shí)間可觀測(cè)時(shí)間8中天約束和焦面約束中天約束和焦面約束9選星策略動(dòng)態(tài)選星：由于LAMOST自身的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的靜態(tài)選星不適合采用；LAMOST需要更加靈活的觀測(cè)部署方式，使得它能夠更加靈活的根據(jù)變化的約束條件和需求動(dòng)態(tài)地制定觀測(cè)計(jì)劃。優(yōu)先策略和“最大密度，均勻分布”準(zhǔn)則采用優(yōu)先策略，“逐步構(gòu)造”，通過(guò)局部最優(yōu)解，構(gòu)造全局最優(yōu)解。密度越大，匹配率越高；均勻分布避免市場(chǎng)部分光纖“過(guò)飽”，部分“饑餓”。算法類型天區(qū)選擇光纖分配選星策略動(dòng)態(tài)選星：10天區(qū)選擇算法研究算法需求對(duì)給定的一個(gè)大天區(qū)的星表，尋找一個(gè)視場(chǎng)目標(biāo)數(shù)盡可能多的觀測(cè)位置來(lái)進(jìn)行觀測(cè)，以盡可能提高光纖利用率。天區(qū)目標(biāo)可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)。算法在選擇視場(chǎng)目標(biāo)多的天區(qū)位置時(shí)，同時(shí)要優(yōu)先考慮高優(yōu)先級(jí)目標(biāo)區(qū)域。實(shí)時(shí)生成一個(gè)觀測(cè)計(jì)劃的時(shí)間要求。已研究的算法最大密度均值漂移密度庫(kù)中央亮星天區(qū)選擇算法研究算法需求11算法研究：最大密度算法原理通過(guò)對(duì)可見(jiàn)天區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋遍歷找出最合適位置。覆蓋模式直角覆蓋，交錯(cuò)覆蓋，交叉覆蓋，蜂窩覆蓋算法特點(diǎn)覆蓋越緊湊，效果越高，相對(duì)花費(fèi)的時(shí)間要多比較費(fèi)時(shí)算法研究：最大密度算法原理12算法研究：均值漂移算法原理基于圖形學(xué)的迭代算法均值漂移量代表密度梯度增加的方向算法對(duì)于合適的核函數(shù)具備收斂性算法特點(diǎn)需要以最大密度算法的覆蓋結(jié)果作為漂移的起算點(diǎn)效果比最大密度算法明顯提高了算法研究：均值漂移算法原理13算法研究：密度庫(kù)天區(qū)密度庫(kù)原理：安裝最大密度算法的基本思想，預(yù)先統(tǒng)計(jì)星表數(shù)據(jù)建立密度單元，由數(shù)據(jù)庫(kù)保存覆蓋方式：緯度方向按固定步長(zhǎng)增產(chǎn)；經(jīng)度方向按固定球面距離劃分，并取整。支持觀測(cè)反饋；支持天區(qū)過(guò)濾。可以很大程度地提高觀測(cè)計(jì)劃生成的速度。目前使用的算法密度庫(kù)-均值漂移算法最大密度-均值漂移中央亮星算法研究：密度庫(kù)天區(qū)密度庫(kù)14光纖分配算法研究算法需求對(duì)于給定的視場(chǎng)，根據(jù)視場(chǎng)所有觀測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)和焦面光纖單元參數(shù)，分配光纖單元到目標(biāo)?？茖W(xué)要求：盡可能多的觀測(cè)目標(biāo)影響約束觀測(cè)目標(biāo)與光纖單元位置觀測(cè)目標(biāo)本身優(yōu)先級(jí)、星等流量定標(biāo)星和天光星光纖單元防碰撞可選算法基本優(yōu)先算法網(wǎng)絡(luò)流、二部圖防碰撞優(yōu)先算法光纖分配算法研究算法需求15光纖目標(biāo)分配光纖目標(biāo)分配16軟件功能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)Java（J2se、J2ee）MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)/Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)JacORBLinux(FC7)CorbaJava（J2se，J2ee）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL/Oracle操作系統(tǒng)：Linux（Fedora）/WinSSS軟件功能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)Corba關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)操作系統(tǒng)：Lin17軟件功能觀測(cè)計(jì)劃生成系統(tǒng)模式聯(lián)機(jī)模式離線模式選星模式區(qū)域最優(yōu)位置設(shè)定觀測(cè)時(shí)間、或中天赤經(jīng)最大密度算法、均值漂移、中央亮星人工選定觀測(cè)位置適合特殊情況人工干預(yù)軟件功能觀測(cè)計(jì)劃生成18軟件功能巡天計(jì)劃管理觀測(cè)星表存儲(chǔ)；優(yōu)先級(jí)、曝光設(shè)置、目標(biāo)狀態(tài)的管理。焦面光纖單元參數(shù)管理星表密度庫(kù)構(gòu)建和管理基本天文信息計(jì)算星表以及運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤用戶權(quán)限管理大天區(qū)巡天觀測(cè)模擬程序軟件功能巡天計(jì)劃管理19界面演示：主界面界面演示：主界面20界面演示：焦面板顯示界面演示：焦面板顯示21界面演示：觀測(cè)計(jì)劃查看和人工編輯界面演示：觀測(cè)計(jì)劃查看和人工編輯22界面演示：星表數(shù)據(jù)瀏覽界面演示：星表數(shù)據(jù)瀏覽23界面演示：光纖布局管理器界面演示：光纖布局管理器24界面演示：SSSlogo界面演示：SSSlogo25Thanks!Thanks!26LAMOST巡天觀測(cè)系統(tǒng)報(bào)告時(shí)間：2009-04-21報(bào)告人：袁海龍項(xiàng)目組：中科大OCS研究組LAMOST巡天觀測(cè)系統(tǒng)報(bào)告時(shí)間：2009-04-2127內(nèi)容概要LAMOST望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)介巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)任務(wù)約束分析選星策略算法研究軟件功能內(nèi)容概要LAMOST望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)介28LAMOST簡(jiǎn)介L(zhǎng)AMOSTLargeSkyAreaMulti-ObjectFiberSpectroscopicTelescope望遠(yuǎn)鏡主要性能：主鏡：6.67mx6.05m反射鏡:5.72mx4.40m通光口徑：f3.6m-4.9m視場(chǎng)角直徑：f5°焦面線直徑：f1.75m焦距：20m光纖數(shù)：4000光譜覆蓋范圍：370-900nm光譜分辨率：1-0.25nm觀測(cè)天區(qū)：-10°to+90°LAMOST簡(jiǎn)介L(zhǎng)AMOST29LAMOST望遠(yuǎn)鏡LAMOST望遠(yuǎn)鏡30巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)目標(biāo)望遠(yuǎn)鏡預(yù)定科學(xué)目標(biāo)星系巡天，銀河系結(jié)構(gòu)，類星體多波段認(rèn)證等。巡天觀測(cè)的目標(biāo)數(shù)量上千萬(wàn)，觀測(cè)周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)目標(biāo)（SurveyStrategySystem,SSS）根據(jù)望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)目標(biāo)和觀測(cè)條件，以最優(yōu)化的方式在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，制定出可行的觀測(cè)計(jì)劃獲得科學(xué)目標(biāo)所需質(zhì)量要求的觀測(cè)資料的系統(tǒng)。它是聯(lián)系天文學(xué)家與觀測(cè)控制系統(tǒng)的中間橋梁，并能根據(jù)觀測(cè)條件變化、觀測(cè)需求的變化和觀測(cè)結(jié)果調(diào)整計(jì)劃生成。巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)的科學(xué)目標(biāo)望遠(yuǎn)鏡預(yù)定科學(xué)目標(biāo)31巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)管理巡天計(jì)劃（星表）處理觀測(cè)約束選擇觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)天區(qū)分配觀測(cè)目標(biāo)到光纖單元科學(xué)要求充分利用天文觀測(cè)時(shí)間，充分發(fā)揮4000根光纖的巡天能力，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)觀測(cè)盡可能多的觀測(cè)目標(biāo)，盡快獲取符合科學(xué)要求的光譜數(shù)據(jù)。巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)巡天戰(zhàn)略系統(tǒng)具體任務(wù)32觀測(cè)約束條件從實(shí)現(xiàn)形式分類：靜態(tài)約束（晨昏、月相、中天、星等、導(dǎo)星、SH檢驗(yàn)、天光、定標(biāo)星、優(yōu)先級(jí)、焦面形狀等）動(dòng)態(tài)約束（天氣、望遠(yuǎn)鏡狀態(tài)、焦面狀態(tài)等）從影響對(duì)象分類：時(shí)間約束（晨昏、月相、氣象）天區(qū)約束（中天、導(dǎo)星與SH檢驗(yàn)、氣象、望遠(yuǎn)鏡狀態(tài)）可選觀測(cè)目標(biāo)（月相、星等、優(yōu)先級(jí)、氣象、望遠(yuǎn)鏡狀態(tài)，焦面狀態(tài)，光纖防碰撞）其它約束（人工干預(yù)）觀測(cè)約束條件從實(shí)現(xiàn)形式分類：33可觀測(cè)時(shí)間可觀測(cè)時(shí)間34中天約束和焦面約束中天約束和焦面約束35選星策略動(dòng)態(tài)選星：由于LAMOST自身的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的靜態(tài)選星不適合采用；LAMOST需要更加靈活的觀測(cè)部署方式，使得它能夠更加靈活的根據(jù)變化的約束條件和需求動(dòng)態(tài)地制定觀測(cè)計(jì)劃。優(yōu)先策略和“最大密度，均勻分布”準(zhǔn)則采用優(yōu)先策略，“逐步構(gòu)造”，通過(guò)局部最優(yōu)解，構(gòu)造全局最優(yōu)解。密度越大，匹配率越高；均勻分布避免市場(chǎng)部分光纖“過(guò)飽”，部分“饑餓”。算法類型天區(qū)選擇光纖分配選星策略動(dòng)態(tài)選星：36天區(qū)選擇算法研究算法需求對(duì)給定的一個(gè)大天區(qū)的星表，尋找一個(gè)視場(chǎng)目標(biāo)數(shù)盡可能多的觀測(cè)位置來(lái)進(jìn)行觀測(cè)，以盡可能提高光纖利用率。天區(qū)目標(biāo)可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)。算法在選擇視場(chǎng)目標(biāo)多的天區(qū)位置時(shí)，同時(shí)要優(yōu)先考慮高優(yōu)先級(jí)目標(biāo)區(qū)域。實(shí)時(shí)生成一個(gè)觀測(cè)計(jì)劃的時(shí)間要求。已研究的算法最大密度均值漂移密度庫(kù)中央亮星天區(qū)選擇算法研究算法需求37算法研究：最大密度算法原理通過(guò)對(duì)可見(jiàn)天區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋遍歷找出最合適位置。覆蓋模式直角覆蓋，交錯(cuò)覆蓋，交叉覆蓋，蜂窩覆蓋算法特點(diǎn)覆蓋越緊湊，效果越高，相對(duì)花費(fèi)的時(shí)間要多比較費(fèi)時(shí)算法研究：最大密度算法原理38算法研究：均值漂移算法原理基于圖形學(xué)的迭代算法均值漂移量代表密度梯度增加的方向算法對(duì)于合適的核函數(shù)具備收斂性算法特點(diǎn)需要以最大密度算法的覆蓋結(jié)果作為漂移的起算點(diǎn)效果比最大密度算法明顯提高了算法研究：均值漂移算法原理39算法研究：密度庫(kù)天區(qū)密度庫(kù)原理：安裝最大密度算法的基本思想，預(yù)先統(tǒng)計(jì)星表數(shù)據(jù)建立密度單元，由數(shù)據(jù)庫(kù)保存覆蓋方式：緯度方向按固定步長(zhǎng)增產(chǎn)；經(jīng)度方向按固定球面距離劃分，并取整。支持觀測(cè)反饋；支持天區(qū)過(guò)濾?？梢院艽蟪潭鹊靥岣哂^測(cè)計(jì)劃生成的速度。目前使用的算法密度庫(kù)-均值漂移算法最大密度-均值漂移中央亮星算法研究：密度庫(kù)天區(qū)密度庫(kù)40光纖分配算法研究算法需求對(duì)于給定的視場(chǎng)，根據(jù)視場(chǎng)所有觀測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)和焦面光纖單元參數(shù)，分配光纖單元到目標(biāo)?？茖W(xué)要求：盡可能多的觀測(cè)目標(biāo)影響約束觀測(cè)目標(biāo)與光纖單元位置觀測(cè)目標(biāo)本身優(yōu)先級(jí)、星等流量定標(biāo)星和天光星光纖單元防碰撞可選算法基本優(yōu)先算法網(wǎng)絡(luò)流、二部圖防碰撞優(yōu)先算法光纖分配算法研究算法需求41光纖目標(biāo)分配光纖目標(biāo)分配42軟件功能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)Java（J2se、J2ee）MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)/Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)JacORBLinux(FC7)CorbaJava（J2se，J2ee）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL/Oracle操作系統(tǒng)：Linux（Fedora）/WinSSS軟件功能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)Corba關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)操作系統(tǒng)：Lin43軟件功能觀測(cè)計(jì)劃生成系統(tǒng)模式聯(lián)機(jī)模式離線模式選星模式區(qū)域最優(yōu)位置設(shè)定觀測(cè)時(shí)間、或中天赤經(jīng)最大密度算法、均值漂移、中央亮星人工選定觀測(cè)位置適合特殊情況人工干預(yù)軟件功能觀測(cè)計(jì)劃生成44軟件功能巡天計(jì)劃管理觀測(cè)星表存儲(chǔ)；優(yōu)先級(jí)、曝光設(shè)置、目標(biāo)狀態(tài)的管理。焦面光纖單元