《AST3實時數據處理關鍵技術與系統》是依託天津大學，由孫濟洲擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：AST3實時數據處理關鍵技術與系統
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：孫濟洲
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
望遠鏡所獲得的觀測數據，必須藉助專門的數據處理系統方有可能產出有意義的科學成果。本課題針對將安裝在南極崑崙站的AST3望遠鏡展開數據處理系統相關研究，目標是使AST3的觀測數據能夠得到實時處理，高效發現科學目標。主要研究內容包括高可靠的系統方案、高性能的數據處理算法、圖像相減測光算法的專用硬體實現。高可靠的系統方案將建立計算機資源狀態與數據處理流程的模型，使系統能夠根據資源狀態自動調整，確保核心處理的實時性，並將各台望遠鏡的數據處理計算機組織為互為備份的HA集群；高性能的數據處理算法著重於數據結構重構、算法最佳化、面向SMP/多核環境及GPU加速環境的算法並行化等；圖像相減算法專用硬體的研究是將此核心處理算法以專用硬體加速的方式實現，提高整體性能並降低CPU負載。課題研究工作不僅能夠為AST3提供實時數據處理系統支持，同時也將為其他大型天文觀測設備的數據處理工作培養人才，積累技術和經驗。
結題摘要
望遠鏡所獲得的觀測數據，必須藉助專門的數據處理系統方有可能產出有意義的科學成果。本課題的主要工作是為正在陸續安裝在南極崑崙站的AST3望遠鏡研發實時數據處理系統AST3_RPS，使AST3的觀測數據能夠得到及時處理，以期高效發現超新星等科學目標。課題完成的研究內容包括直接服務於AST3望遠鏡南極現場的高可靠的系統方案、高性能的數據處理算法、圖像相減測光算法的SoC實現等，並對海量天文數據環境中高效交叉證認計算、面向宇宙學模擬的三點相關函式計算、並行程式設計方法等相關天文信息技術相關領域展開了研發工作，這些工作為AST3望遠鏡實時和離線數據處理提供支持。高可靠的系統方案核心是具體自保護功能的後台守護進程，實時監控觀測圖像處理的流程，使系統能夠根據資源狀態自動調整，確保核心處理的實時性，並將各台望遠鏡的數據處理計算機組織為互為備份的HA集群；高性能的數據處理算法方面，針對圖像相減測光計算過程，進行了基於OpenMP與GPU的並行化與性能調優，使得在南極現場觀測過程中，每一幅圖像都能夠在下一圖像生成之前得到處理，確保數據處理的實時性，同時也對天文交叉證認計算、三點相關函式行化等非實時數據處理方面的計算進行了並行化研究探索；研究設計了基於T*Core的圖像相減算法專用硬體SoC方案，在低功耗條件下提高整體性能並降低CPU負載；天文學研究中海量數據處理與數值模擬計算對並行計算技術的需求日益增加，本課題在簡化並行程式設計方面也進行了研究，提出了DAG數據驅動的編程模型和運行時系統，實現了面向共享記憶體和多處理器集群兩類環境的運行時環境，天文交叉證認計算等科學範例已經得以套用。課題研究工作不僅為AST3提供了實時數據處理系統支持，同時也將為AST3離線數據分析處理以及其他大型天文觀測設備的數據處理工作培養了人才團隊，積累了技術和經驗。
