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大型射电望远镜主动面系统控制软件的开发

作　者: 郭逢宇
导　师: 金惠良
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 射电望远镜软件工程主动面系统 OpenGL
分类号: TH751
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

大型单体可动射电望远镜是空间目标探测的重要设备,在天文观测和航天测控领域发挥着非常重要的作用。但是随着望远镜直径的扩大,其结构会出现一定的形变,对主反射面的精度产生影响。为了尽可能减小该种状况对于射电望远镜接受效率的影响,引入了主反射面实时调整系统,来实时调整天线的面板安装位置和姿态,使得天线在任何时候都能够达到接受效率的最大化。主动面系统作为一套机电一体化系统,具有高精度、高可靠性、可远程监控等特点,这就对于系统设计提出了挑战。本文以主动面系统的控制软件为研究对象,首先根据系统的安装布局和通讯的要求设计了系统的通讯网络,并且对促动器的设计和选型也进行了讨论;接着根据硬件特点和布置方式,依照软件工程的相关理论和方法,分析用户需求的软件的功能需求,设计了主动面系统的整体构架,选择了合适的开发环境,并且规划了软件开发的流程;后面分别就软件的几大模块进行了详细的设计,分别是网络通讯模块、用户界面模块、数据读写模块;其中应用了Winsock网络开发、多线程、OpenGL、Prof-UIS等一系列技术,借助于这些技术,开发出具有良好人机交互界面、满足了所有的需求的主动面系统控制软件;最后,对于该软件的优点和不足进行了分析,并且规划了未来改进的方向。本文的主要工作就是应用软件工程理论和相关新技术设计了主动面系统控制软件,达到了预定目标,有一定的应用价值。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 论文研究背景  9-11
  1.2 大型射电望远镜变形控制现状  11-12
  1.3 大型射电望远镜主动面系统发展现状  12-15
  1.4 论文的主要内容  15-17
第二章射电望远镜主动面系统硬件设计  17-26
  2.1 系统安装方式  17-20
  2.2 系统控制网络  20-25
  2.3 小结  25-26
第三章主动面系统控制软件总体构架  26-35
  3.1 软件开发环境选择  26-27
  3.2 软件需求分析  27-29
    3.2.1 网络通讯功能  27-28
    3.2.2 运动控制功能  28
    3.2.3 状态监测功能  28-29
    3.2.4 数据管理功能  29
  3.3 软件概要设计  29-34
    3.3.1 程序的开发流程  32-33
    3.3.2 程序开发文件组织  33-34
  3.4 小结  34-35
第四章主控计算机与促动器通讯功能的开发  35-45
  4.1 WinSock 开发流程  35-36
  4.2 多线程应用程序开发  36-40
  4.3 网络通讯功能的具体实现  40-44
  4.4 小结  44-45
第五章控制软件人机界面设计  45-64
  5.1 控制软件界面总体构架  47-49
  5.2 基于Prof-UIS 的界面设计  49-51
  5.3 基于OpenGL 的三维场景开发  51-63
    5.3.1 OpenGL 场景显示过程  52-53
    5.3.2 OpenGL 的模型几何变换  53-55
    5.3.3 OpenGL 投影和拾取  55-57
    5.3.4 OpenGL 动画实现  57-58
    5.3.5 OpenGL 场景开发具体实现  58-63
  5.4 小结  63-64
第六章控制软件数据读写功能开发  64-73
  6.1 基于COM 的Excel 文件读写  64-68
  6.2 基于数据库的数据存取实现  68-71
  6.3 小结  71-73
第七章主动面系统控制软件的测试  73-78
  7.1 缩小系统的搭建  73-74
  7.2 主动面系统缩小系统测试  74-77
  7.3 本章小结  77-78
第八章全文总结与展望  78-80
  8.1 全文总结  78-79
  8.2 工作展望  79-80
参考文献  80-83
附录1  83-91
  附1.1 促动器设计  83-84
  附1.2 促动器机械结构设计  84-85
  附1.3 促动器驱动电机  85-91
致谢  91-92
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  92-94

大型射电望远镜主动面系统控制软件的开发

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