Архитектура программного обеспечения систем оптической регистрации


https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2016.3.51

Полный текст:


Аннотация

Введение: системы регистрации астрономических изображений являются основным инструментом для наблюдений в оптическом и инфракрасном диапазонах. При этом требования к скорости, точности и надежности обработки видеоинформации в астрономии существенно выше по сравнению с системами технического зрения в промышленности и в быту. Поэтому системы регистрации изображений в астрономии используют специальное программное обеспечение. Несовершенство существующего программного обеспечения ПЗС-систем привело к ситуации, когда попытка исправить одни программные ошибки вызывает появление других, а разработка программ для новых высокоскоростных систем регистрации затягивается и не решает всех поставленных задач. Одним из эффективных путей решения данной проблемы является применение автоматного программирования. Цель: построение обобщенной архитектурной модели высокопроизводительного и высоконадежного программного обеспечения сбора видеоданных с учетом особенностей используемой аппаратуры. Результаты: описана структура системы цифровой регистрации, приведены характеристики существующих ПЗС-систем. Показано, что программы управления астрономическими инструментами относятся к классу реагирующих систем, поведение которых определяется с помощью моделей, основанных на переходах состояний. Данный подход лежит в основе автоматного программирования. Описаны алгоритмы программы сбора данных с помощью расширенных диаграмм состояний, приведены автоматы управления процессом наблюдений и платой связи. Исходя из построенной диаграммы взаимодействующих автоматов получена архитектурная модель программы сбора, описаны ее основные компоненты. Реализована программа, изоморфная архитектурной модели. Практическая значимость: представленная архитектура легла в основу нескольких программ сбора, разработанных для систем оптической регистрации. Применение разработанных моделей и алгоритмов позволило повысить эффективность астрономических наблюдений и значительно сократить сроки разработки программного обеспечения для широкого спектра систем цифровой регистрации. Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых систем сбора, при создании программ автоматизации эксперимента с другими типами астрономических приборов.

Об авторах

И. В. Афанасьева
Специальная астрофизическая обсерватория РАН; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
Россия


Ф. А. Новиков
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия


Список литературы

1. Зайдель И. Н., Куренков Г. И. Электронно-оптические преобразователи. - М.: Сов. радио, 1970. - 60 с.

2. Абраменко А. Н., Агапов Е. С., Анисимов В. Ф. и др. Телевизионная астрономия. - М.: Наука, 1983. - 272 с.

3. Howell S. B. Handbook of CCD Astronomy. - Cambridge University Press, 2006. - 223 p. doi:10.1017/CBO9780511807909

4. Janesick J. Scientific Charge-Coupled Devices. - Bellingham: SPIE, 2001. - 920 p.

5. Janesick J., Gunawan F., Dosluoglu T., et al. Scientific CMOS Pixels // Scientific Detectors for Astronomy. 2004. P. 103-114. doi:10.1007/1-4020-2527-0_11

6. Markelov S. V., Murzin V. A., Borisenko A. N., et al. A High-Sensitivity CCD Camera System for Observations of Early Universe Objects // Astronomical and Astrophysical Transactions. 2000. Vol. 19. P. 579583. doi:10.1080/10556790008238604

7. Afanasieva I. V. Data Acquisition and Control System for High-Performance Large-Area CCD Systems // Astrophysical Bulletin. 2015. Vol. 70. N 2. P. 232237. doi:10.1134/S1990341315020108

8. Cumani C., Balestra A., Stegmeier J. Software for the ESO New General Detector Controller // Scientific Detectors for Astronomy. 2005. P. 585-588. doi:10.1007/1-4020-4330-9_67

9. Moore P., Buchholz N., Hunten M., et al. MONSOON Image Acquisition System: Control Techniques for Application to the Orthogonal Transfer Array Detectors // Proc. of SPIE. 2008. Vol. 7014. doi:10.1117/12.802254

10. Honscheid K., Elliott A., Bonati M., et al. The DECam DAQ System: Lessons Learned after One Year of Operations // Proc. of SPIE. 2014. Vol. 9152. doi:10.1117/12.2057073

11. Karban R., Andolfato L., Bristow P., et al. Model Based Systems Engineering for Astronomical Projects// Proc. of SPIE. 2014. Vol. 9150. doi:10.1117/12.2055540

12. Новиков Ф. А., Иванов Д. Ю. Моделирование на UML. Теория, практика, видеокурс. - СПб.: Профессиональная литература. Наука и Техника, 2010. - 640 с.

13. Bock C., Odell J. Ontological Behavior Modeling// Journal of Object Technology. 2011. N 10. P. 1-36. doi:10.5381/jot.2011.10.1.a3

14. Bock C. Three Kinds of Behavior Models // Journal of Object-Oriented Programming. 1999. N 12 (4). P. 36-39.

15. Шалыто А. А. Парадигма автоматного программирования // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2008. Вып. 53. С. 3-24.

16. Поликарпова Н. И., Шалыто А. А. Автоматное программирование. - СПб.: Питер, 2011. - 176 с.

17. Канжелев Н. И., Шалыто А. А. Преобразование графов переходов, представленных в формате MS Visio, в исходные коды программ для различных языков программирования. 2005. - 102 с. http:// is.ifmo.ru/projects/metaauto (дата обращения: 10.04.2016).

18. Atiskov A. Y., Novikov F. A., Fedorchenko L. N., et al. Ontology-Based Analysis of Cryptography Standards and Possibilities of Their Harmonization// Theory and Practice of Cryptography Solutions for Secure Information Systems. - Hershey: IGI Global,


Дополнительные файлы

Для цитирования: Афанасьева И.В., Новиков Ф.А. Архитектура программного обеспечения систем оптической регистрации. Информационно-управляющие системы. 2016;(3):51-63. https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2016.3.51

For citation: Afanasieva I.V., Novikov F.A. Software Architecture for Optical Detector Systems. Information and Control Systems. 2016;(3):51-63. (In Russ.) https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2016.3.51

Просмотров: 32


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)