范玉峰，辛玉新，白金明，王傳軍，易衛(wèi)敏，崔辰州，Castro-Tirado Alberto Javier，Cunniffe Ronan，Lara-Gil Oscar，Kubanek Petr，Guziy Sergiy

(1. 中國科學(xué)院云南天文臺，云南 昆明 650011； 2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3. 中國科學(xué)院天體結(jié)構(gòu)與演化重點實驗室，云南 昆明 650011；4. 中國科學(xué)院國家天文臺，北京 100012；5. 安達魯西亞天體物理研究所 (IAA-CSIC)，格拉納達 18080 (西班牙)；6. 馬拉加大學(xué)，馬拉加 29071 (西班牙)；7. 物理研究所 (ASCR), 布拉格 18221 (捷克)；8. 尼古拉耶夫州國立大學(xué), 尼古拉耶夫 54030 (烏克蘭)

麗江站BOOTES-4綜述*

范玉峰1,2,3，辛玉新1,3，白金明1,3，王傳軍1,2,3，易衛(wèi)敏1,2,3，崔辰州4，Castro-Tirado Alberto Javier5,6，Cunniffe Ronan5，Lara-Gil Oscar5，Kubanek Petr7，Guziy Sergiy8

(1. 中國科學(xué)院云南天文臺，云南 昆明 650011； 2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3. 中國科學(xué)院天體結(jié)構(gòu)與演化重點實驗室，云南 昆明 650011；4. 中國科學(xué)院國家天文臺，北京 100012；5. 安達魯西亞天體物理研究所 (IAA-CSIC)，格拉納達 18080 (西班牙)；6. 馬拉加大學(xué)，馬拉加 29071 (西班牙)；7. 物理研究所 (ASCR), 布拉格 18221 (捷克)；8. 尼古拉耶夫州國立大學(xué), 尼古拉耶夫 54030 (烏克蘭)

伽馬暴與光學(xué)暫現(xiàn)源觀測系統(tǒng) (Burst Optical Observer and Transient Exploring System, BOOTES) 旨在建設(shè)覆蓋全球的多臺軟硬件配置相同的全自動望遠鏡網(wǎng)絡(luò)，繼而實現(xiàn)對γ射線暴和其他瞬變源的快速自動觀測。BOOTES-4是該網(wǎng)絡(luò)中的第4號站，安裝在云南天文臺麗江觀測站。作為中國首個專業(yè)程控自主天文臺，回顧了BOOTES-4的建設(shè)和安裝歷程，重點介紹其硬件組成和遠程望遠鏡控制系統(tǒng)RTS2的技術(shù)特點和優(yōu)勢，最后介紹了該望遠鏡運行情況和觀測成果。

BOOTES；RTS2；γ射線暴；程控自主天文臺

隨著天文技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，天文觀測手段在不斷豐富和完善，觀測模式也正發(fā)生著日新月異的變化。在自動控制技術(shù)、計算機和信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，天文望遠鏡的自動觀測技術(shù)取得了長足發(fā)展。根據(jù)自動觀測的能力，可以把天文望遠鏡分為自動執(zhí)行望遠鏡(Automated Telescope, AT)、遠程操作望遠鏡(Remotely Operated Telescope, ROT)、程控自主天文臺(Robotic Autonomous Observatory, RAO)和程控智能天文臺 (Robotic Intelligent Observatory, RIO)[1-3]。

程控自主天文臺是一架能夠在沒有任何人為協(xié)助的情況下自主適應(yīng)各種變化(例如天氣監(jiān)測，各儀器狀態(tài)監(jiān)測)進行自動觀測的望遠鏡[3]。目前，全世界已有100套以上此類自動觀測系統(tǒng)[4]，從小型望遠鏡到2 m口徑的中型望遠鏡。20世紀末到21世紀初，這一成熟技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，并進入程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)(RAON)時代。分布在地球不同地區(qū)的自動望遠鏡組成覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)，以接力方式對同一目標進行全天候觀測，從而獲得及時且連續(xù)的觀測數(shù)據(jù)。

無人干預(yù)的自主觀測和全球組網(wǎng)的特點，使得程控自主天文臺特別適合暫現(xiàn)事件的捕捉和觀測，以及變源的長周期監(jiān)測，例如掩食、超新星爆發(fā)、γ射線暴(Gamma-Ray Burst, GRB)及其余輝觀測[5]。另外，程控自主天文臺在臺址條件監(jiān)測、科普和遠程教學(xué)等領(lǐng)域也有較為廣泛的應(yīng)用。雖然我國在程控自主天文臺方面起步較晚，但在國際合作的基礎(chǔ)上已有多個項目正在建設(shè)，有些已經(jīng)投入運行[3]。除了科學(xué)觀測，國內(nèi)在南極和西部天文選址、臺站觀測條件監(jiān)測等應(yīng)用領(lǐng)域積極開展相關(guān)技術(shù)研究。

伽馬暴與光學(xué)暫現(xiàn)源觀測系統(tǒng)[6]是程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)的一個典型代表，在γ 射線暴光學(xué)余輝快速響應(yīng)觀測等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。第4號觀測站(BOOTES-4)于2012年在我國麗江建成并投入運行。作為一臺完全自動觀測的望遠鏡系統(tǒng)，它具備自主識別天氣狀況控制圓頂開合，自主選擇觀測目標進行科學(xué)觀測，自主保存觀測數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理和發(fā)布等功能。本文通過對BOOTES-4系統(tǒng)的具體介紹，詳細展示了一臺全自動望遠鏡的建造、硬件組成和軟件控制實現(xiàn)過程，尤其是遠程望遠鏡控制系統(tǒng)軟件第二版(RTS2)在BOOTES-4上的具體應(yīng)用，為我國在全自動望遠鏡技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供參考和借鑒。

1 全球伽馬暴與光學(xué)暫現(xiàn)源觀測系統(tǒng)—BOOTES

BOOTES**http://bootes.iaa.es源于1998年由安達魯西亞天體物理研究所(IAA-CSIC)發(fā)起的一個西班牙-捷克合作項目，用于開展γ射線暴探測和光學(xué)余輝觀測研究。γ 射線暴是BOOTES的首要科學(xué)目標，其暴發(fā)持續(xù)時標短且光學(xué)余輝衰減快，這就要求望遠鏡有非常快的響應(yīng)速度，能在接收到爆發(fā)警告后，在盡量短的時間內(nèi)指向目標并開始觀測。γ 射線暴空間分布和發(fā)生時間的隨機性，使得在全球不同地理經(jīng)度上放置多臺望遠鏡顯得非常重要。

目前，BOOTES在國際合作基礎(chǔ)上由單一站點擴展成具有多個站點的全球網(wǎng)絡(luò)，其中3個站配備了60 cm口徑快速望遠鏡和測光系統(tǒng)。第5號站預(yù)計于2014年在墨西哥完成建設(shè)，如圖1。包括計劃建于南非、南美的站點，BOOTES將覆蓋南、北半球和不同經(jīng)度，形成一個全球觀測網(wǎng)，使得任何時間該網(wǎng)中至少有一臺望遠鏡處于黑夜中，確保能對隨時出現(xiàn)的γ 射線暴或其它光學(xué)暫現(xiàn)源進行觀測。

圖1 BOOTES全球站點位置示意圖
Fig.1 Locations of the BOOTES sites

從BOOTES-3開始，新建站點采用幾乎相同的軟、硬件配置。BOOTES-2于2009年將原有設(shè)備進行升級，成為BOOTES的標準節(jié)點。在能判斷氣象條件自動開合的圓頂內(nèi)，每個標準節(jié)點安裝一個60 cm快速望遠鏡(及小視場相機)和一個自動全天相機系統(tǒng)。其中，快速望遠鏡和相機能夠在較快的時間內(nèi)指向目標開始觀測，并使用一組不重疊的濾光片獲取光學(xué)波段輻射的能譜分布。自動全天相機系統(tǒng)則連續(xù)不斷對夜空進行記錄，用來追溯較亮的γ 射線暴光學(xué)輻射和余輝。兩套科學(xué)儀器的主要性能參數(shù)見表1。對于BOOTES-4，快速望遠鏡被命名為BOOTES-4/MET，全天相機被命名為CASANDRA-4。

雖然γ 射線暴觀測是BOOTES的主要任務(wù)，但其發(fā)生和探測率不高，適合地面小型望遠鏡觀測的更少。除了γ 射線暴觀測外，BOOTES還用于其他瞬變源和特殊天文事件的記錄和觀測，微引力透鏡效應(yīng)研究，對一些重要變源(例如AGN)進行監(jiān)測等。作為程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)，只要天氣和觀測條件允許，BOOTES可以在短周期內(nèi)對同一目標進行不間斷觀測，也可以在較長時間跨度內(nèi)對目標間隔觀測。除了制定和修改觀測計劃、檢查和處理數(shù)據(jù)，所有操作能自動完成，無需人工干預(yù)。截至2012年9月，

BOOTES網(wǎng)絡(luò)總共進行了117個γ 射線暴源的余輝觀測，其中有44個發(fā)布在GCN**http://gcn.gsfc.nasa.gov快報上[7]。

表1 BOOTES新站點主要科學(xué)儀器Table 1 A list of scientific instruments at each newly built BOOTES site

2 BOOTES-4的建設(shè)過程

程控自主天文臺技術(shù)與γ 射線暴研究的互相促進和發(fā)展，推動了BOOTES在廣泛的國際合作基礎(chǔ)上進行全球站點的部署和建設(shè)。2009年2月BOOTES-3在新西蘭安裝完成并開始工作。接下來的第4號站原計劃安裝在俄羅斯西伯利亞地區(qū)，但由于各種原因計劃被擱置。2011年6月，在西班牙舉行的第2屆程控自主天文臺研討會上達成了將其在中國落戶的意向，隨后中國科學(xué)院云南天文臺與西班牙安達魯西亞天體物理研究所簽署了在麗江天文觀測站進行BOOTES建設(shè)和運行的合作協(xié)議。經(jīng)雙方共同努力，在半年多時間內(nèi)完成了選址、運輸、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、圓頂建設(shè)、設(shè)備安裝和調(diào)試，2月21日投入試運行。

一架望遠鏡的建設(shè)離不開很多基礎(chǔ)性工作，包括站點勘察、電纜和光纜鋪設(shè)、防雷(接地網(wǎng))工程建設(shè)、基墩澆筑(圖2(a))和道路疏通等。在麗江天文觀測站已有的供電、互聯(lián)網(wǎng)以及道路等設(shè)施基礎(chǔ)上，BOOTES-4的建設(shè)相對容易，但依然需要付出很多艱辛。截至2011年11月6日，所有基建工作完成。

2011年11月2日，裝載著BOOTES-4設(shè)備的集裝箱抵達麗江站，安裝工作開始。11月30日，圓頂安裝(圖2(b))以及望遠鏡等相關(guān)硬件設(shè)備的安裝(圖2(c))完成。參與望遠鏡及圓頂安裝工作的有麗江站、國家天文臺、IAA-CSIC、西班牙的圓頂承包商、德國ASTELCO望遠鏡公司的人員以及高美古本地村民。

圖2 基墩澆筑和圓頂建設(shè)
Fig.2 Photos showing the construction of the cemented foundation pilar and the dome for the BOOTES-4

2012年2月，RTS2的軟件主要開發(fā)者Petr Kubanek來到麗江站開始BOOTES-4的軟件系統(tǒng)安裝和調(diào)試工作[8]，主要包括：RTS2軟件系統(tǒng)在3臺服務(wù)器上編譯、安裝和配置，硬件設(shè)備驅(qū)動的安裝和配置，氣象和觀測條件閾值設(shè)置，自動調(diào)焦腳本測試及觀測模式設(shè)置。最終BOOTES-4于2月21日凌晨實現(xiàn)初光(First Light)。3月20日BOOTES-4的落成典禮在麗江天文觀測站舉行，標志著國內(nèi)首臺專業(yè)級程控自主天文臺正式投入觀測。

3 BOOTES-4硬件系統(tǒng)

BOOTES的硬件選型是在多年運行、改進的基礎(chǔ)上形成的，同時借鑒了同類程控自主天文臺的經(jīng)驗。為滿足快速響應(yīng)的科學(xué)目標要求，系統(tǒng)采用全開放圓頂、超輕快速望遠鏡、快速相機。更重要的，作為一套無人值守的自動觀測設(shè)備，整個硬件系統(tǒng)應(yīng)能長期可靠運行，盡量減少維護需求。除了圓頂外，所有硬件均采用在天文觀測和程控自主天文臺領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的成熟產(chǎn)品。

BOOTES-4系統(tǒng)包含的主要硬件設(shè)備和傳感器在表2中列出，包括望遠鏡、相機、圓頂、視頻監(jiān)控、氣象信息和供電等系統(tǒng)設(shè)備，圖3展示了這些硬件設(shè)備的供電圖和連接關(guān)系。

表2 BOOTES-4望遠鏡設(shè)備及其特點Table 2 A list of devices and components of the BOOTES-4

圖3 BOOTES-4電氣連接圖
Fig.3 A block diagram illustrating the electric and electronic connections between devices of the BOOTES-4

4 BOOTES-4的控制系統(tǒng)

BOOTES-4(下文簡稱B4)的控制系統(tǒng)目前采用遠程望遠鏡控制系統(tǒng)第二版(Remote Telescope System, 2nd Version, RTS2)[9]。RTS2作為成熟穩(wěn)定且開源的觀測控制管理軟件(Observatory Manager)已應(yīng)用于BOOTES全部站點和其他一些程控自主天文臺項目中。RTS2系統(tǒng)設(shè)計的目標是實現(xiàn)天文臺運行的完全自主化，包括望遠鏡的控制、天氣等觀測條件的監(jiān)測、觀測數(shù)據(jù)采集和后續(xù)處理等，并具備執(zhí)行觀測任務(wù)、保障正確指向、響應(yīng)機會源(ToO)觀測、持續(xù)跟蹤、發(fā)送數(shù)據(jù)、協(xié)助科學(xué)研究等功能。

4.1 B4的控制計算機

B4的硬件設(shè)備較多，需要眾多硬件接口與之連接；快速相機和全天相機每晚會產(chǎn)生大量的觀測數(shù)據(jù)，占用可觀的磁盤空間；一些實時處理進程(如WCS坐標匹配)需要很多內(nèi)存和計算資源。因此，單獨一臺計算機或服務(wù)器難以勝任B4的全部功能。利用RTS2的模塊化特點，B4的控制系統(tǒng)化整為零，部署在3臺計算機上，分別是B4A、B4B和B4CAM，各自控制的設(shè)備和運行服務(wù)分配情況見表3。

這3臺計算機以及圓頂?shù)仍O(shè)備在局域網(wǎng)內(nèi)通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)互訪。所有網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備只有B4A被分配了一個因特網(wǎng)IP地址，各種服務(wù)均通過B4A完成，包括觀測管理、數(shù)據(jù)訪問、遠程維護、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、郵件通知等。

表3 各計算機連接的硬件設(shè)備和運行的服務(wù)Table 3 Hardware devices connected to each BOOTES-4 computer and their services

4.2 RTS2的發(fā)展和特點

RTS2的前身RTS第1版是由布拉格查爾斯大學(xué)使用Python語言和Matlab語言開發(fā)的一套集望遠鏡控制和數(shù)據(jù)處理于一體的遠程控制望遠鏡系統(tǒng)[10-11]，該系統(tǒng)于2000年6月完成。但是由于Python語言在實時處理和設(shè)備驅(qū)動方面的先天不足，隨后決定使用C語言對其重新編寫，采用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫保存和獲取觀測目標信息。升級后的系統(tǒng)即RTS2被應(yīng)用到BART全自動望遠鏡和FRAM全自動望遠鏡上[12]。之后，它又被改為C++語言編寫，并沿用RTS2的名稱。BOOTES-4目前使用最新版的RTS2。

使用C++語言的RTS2具備面向?qū)ο缶幊陶Z言的3大特點：封裝、繼承、多態(tài)。RTS2系統(tǒng)內(nèi)部通過多個命名空間避免程序名稱之間的沖突，這些命名空間主要有：rts2bb、rts2camd、rts2core、rts2dome、rts2filterd、rts2focused、rts2script、rts2teld、rts2sensord等。圖4列出了RTS2系統(tǒng)內(nèi)命名空間rts2core內(nèi)部定義的幾個很重要的類，它們分別是：rts2core∷Client(客戶端類)，負責(zé)客戶端設(shè)備和控制端中控程序之間的通信；rts2core∷Value(數(shù)據(jù)類)，定義RTS2內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)類型；rts2core∷Command(命令類)，定義RTS2系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備之間的命令格式。

圖4 RTS2系統(tǒng)的主要模塊
Fig.4 Modules of an RTS2 system

RTS2系統(tǒng)有嚴格而清晰的類繼承關(guān)系，每一個終端儀器的控制程序?qū)?yīng)的類都繼承自上一級的抽象類，層層追溯到系統(tǒng)的基類。以B4的Andor相機控制程序為例，RTS2的類繼承關(guān)系如圖5。Andor類實現(xiàn)對Andor相機的控制；Camera類是各種相機(Andor、SBIG、Apogee等)控制類的父類；Device類是所有設(shè)備(相機、望遠鏡、圓頂?shù)?的父類；而設(shè)備類則繼承自守護程序Daemon類……最終這些類都繼承自RTS2的基類Object,但是這個基類中只有一個負責(zé)投遞消息的函數(shù)。App類作為其子類，封裝了很多成員函數(shù)(包括run函數(shù))和成員參數(shù)，它是RTS2中百余個可執(zhí)行程序的真正基類。

4.3 基于RTS2的程控自主天文臺

RTS2目前已經(jīng)包含150多個可執(zhí)行程序，由于生成這些程序的源文件內(nèi)部的類都是繼承關(guān)系的，因此他們之間有很多參數(shù)可以共享。所有的RTS2可執(zhí)行程序可以分為5大類[11]。

圖5 RTS2系統(tǒng)相機程序的類繼承關(guān)系
Fig.5 The inheritance from the Andor Camera Class in the RTS2

系統(tǒng)主控程序rts2-centrald：負責(zé)名稱解析和自主天文臺主控，具體查詢設(shè)備設(shè)置信息，并監(jiān)控天文臺的狀態(tài)。RTS2定義了3個狀態(tài)(ON、STANDBY、OFF)以及5個時間段狀態(tài)(Evening、Dusk、Night、Dawn、Morning)。ON狀態(tài)表示望遠鏡正在進行觀測；STANDBY狀態(tài)下，圓頂處于關(guān)閉狀態(tài)，但是其他設(shè)備均準備就緒；OFF狀態(tài)主要用于檢修，此時望遠鏡被鎖定，相機停止制冷，圓頂關(guān)閉，整個系統(tǒng)停止工作。

設(shè)備守護程序：每個物理設(shè)備對應(yīng)一個守護程序。這些守護進程使用統(tǒng)一規(guī)范響應(yīng)指令并將設(shè)備信息注冊到主控程序rts2-centrald。RTS2通過它們控制硬件設(shè)備，例如相機、赤道儀、圓頂?shù)取?/p>

自主觀測程序：負責(zé)與觀測目標數(shù)據(jù)庫的信息交互，挑選觀測目標(rts2-selector)，執(zhí)行觀測(rts2-executor)，處理圖像數(shù)據(jù)(rts2-imgproc)，并隨時響應(yīng)GCN通過因特網(wǎng)推送來的警報，開啟γ射線暴觀測(rts2-grbd)。

系統(tǒng)監(jiān)控程序：包括基于Ncurses**http://www.gnu.org/software/ncurses/的系統(tǒng)監(jiān)控程序(rts2_mon)，基于控制臺的系統(tǒng)監(jiān)控程序(rts2-cmon)，基于X-windows的圖像獲取程序(rts2-xfocusc)，控制臺下的圖像獲取程序(rts2-focusc)。

數(shù)據(jù)庫相關(guān)程序：觀測相關(guān)數(shù)據(jù)庫的查詢和更新程序，有各種編輯程序(rts2-newtarget、rts2-target、

rts2-plan)，模型程序(rts2-tpm、 rts2-telmodeltest)以及報告程序(rts2-targetlist、rts2-nightreport、 rts2-seltest)等。

以上5大類應(yīng)用程序再加上XML-RPC協(xié)議(rts2-xmlrpcd)就構(gòu)成了一個程控自主天文臺節(jié)點的基本架構(gòu)(圖6)。

4.4 基于RTS2的程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)

BOOTES通過分布在全球的各站點組成觀測網(wǎng)，實現(xiàn)接力式不間斷觀測和多站同步觀測。RTS2為了實現(xiàn)程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置了一個中心控制節(jié)點，命名為BB(“Big Brother”)，它是觀測網(wǎng)絡(luò)中的主控單元和服務(wù)器，接收來自各(天文臺)節(jié)點發(fā)送的XML-RPC消息，包括新節(jié)點接入請求、節(jié)點狀態(tài)、狀態(tài)更新等[13]，并將相關(guān)信息記錄到數(shù)據(jù)庫。各節(jié)點作為客戶端響應(yīng)來自BB的命令，完成觀測。結(jié)構(gòu)如圖7的例子，網(wǎng)絡(luò)中有3個觀測站節(jié)點，節(jié)點之間、節(jié)點和BB之間通過XML-RPC通信。目前，BOOTES在全球只覆蓋了3個區(qū)域，其他站點仍在建設(shè)中，因此各節(jié)點尚未組網(wǎng)運行，仍保持獨立運行模式。

圖6 基于RTS2系統(tǒng)的程控自主天文臺架構(gòu)
Fig.6 The architecture of a RAO based on the RTS2

圖7 基于RTS2系統(tǒng)實現(xiàn)程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[13]

Fig.7 A configuration of a network of three RAOs based on the RTS2 (with the observatory nodes marked as A, B, and C[13], respectively)

5 BOOTES-4 的觀測與運行

5.1 BOOTES的觀測模式

BOOTES望遠鏡的大部分觀測是在RTS2的目標調(diào)度機制下自動完成的，期間穿插著隨機發(fā)生的γ 射線暴觀測。無人值守的全自動觀測正是程控自主天文臺的特點。對觀測的管理是觀測者通過修改觀測目標列表和觀測模式完成的。

RTS2定義了一個廣義的“觀測目標(target)”，除了類型、坐標等基本信息，還包括所使用的濾光片及順序、曝光時間、執(zhí)行腳本等參數(shù)。每個目標就是一個預(yù)先定義好的觀測流程片段。所有目標被保存在目標列表數(shù)據(jù)庫中，通過RTS2的Selector程序挑選最合適的目標進行觀測。

目標源的選擇有兩種調(diào)度規(guī)則(即觀測模式)：自動調(diào)度觀測和隊列觀測。自動調(diào)度觀測模式下，根據(jù)目標當(dāng)前高度、月距、月相、觀測歷史等參數(shù)計算可觀測目標隊列里每一個目標的權(quán)值，然后按照權(quán)值由大到小依次觀測。這種觀測模式的優(yōu)點是自主驅(qū)動，無需人工干預(yù)。它的缺點是無法提前預(yù)知哪些目標將被觀測。隊列觀測模式下，所有的目標被排在獨立的隊列中，包含目標源信息和對應(yīng)的觀測起止時間、循環(huán)方式。特定時間段內(nèi)的觀測是提前計劃和安排好的，可以通過模擬器預(yù)覽觀測計劃，保證重要目標如期觀測。隊列同樣具有優(yōu)先級，其觀測可被具有非常高優(yōu)先級的目標(通常是γ 射線暴)中斷。

γ 射線暴余輝觀測是完全自動進行的。BOOTES-4向NASA注冊了γ 射線暴警告的GCN網(wǎng)絡(luò)推送服務(wù)。RTS2的GRBD服務(wù)一旦收到來自GCN網(wǎng)絡(luò)的γ 射線暴警告觸發(fā)，就會立即根據(jù)報告的位置等參數(shù)生成一個具有非常高優(yōu)先級的新目標，隨即中止其他觀測，控制望遠鏡、濾光片、相機迅速進行隨動觀測。

除了有對應(yīng)天體的目標外，還有一些特殊目標，用于晨昏天光平場、望遠鏡自動調(diào)焦等。這樣的目標一般都包含一個專門編寫的數(shù)據(jù)處理腳本，完成稍復(fù)雜的分析和控制。例如平場目標，在傍晚或清晨根據(jù)太陽高度開閉圓頂后，負責(zé)在適當(dāng)時刻為不同濾光片選擇合適的曝光時間獲取天光平場，并通過電子郵件發(fā)送其結(jié)果。

5.2 使用BOOTES-4觀測

在BOOTES望遠鏡上安排觀測實際是定義和添加觀測目標和相應(yīng)的運行腳本。對需要進行長期重復(fù)觀測的目標，可先進行試觀測，通過遠程操作，添加新目標到列表前，找出最佳觀測流程和參數(shù)。在添加目標時要格外注意優(yōu)先級的設(shè)定，避免因設(shè)置過高影響其他目標和設(shè)置過低而長期得不到觀測的情況。

BOOTES還提供了一個網(wǎng)頁管理服務(wù)平臺(Web Interface)[14]，通過它可更直觀地查看設(shè)備運行狀態(tài)，管理觀測目標和腳本，瀏覽和下載觀測數(shù)據(jù)等，便于不熟悉命令行操作的觀測者使用和安排觀測。

根據(jù)BOOTES-4的建設(shè)和運行合作協(xié)議，云南天文臺擁有BOOTES-4麗江站以及BOOTES網(wǎng)絡(luò)其他站點的一部分可觀測時間。國內(nèi)外研究人員可以通過合作，利用這些時間自主安排γ 射線暴以外領(lǐng)域的觀測，并擁有這些數(shù)據(jù)的優(yōu)先使用權(quán)；同時還可以開展程控自主天文臺方面的技術(shù)研究。麗江天文觀測站的BOOTES-4運行小組**bootes4yn@ynao.ac.cn負責(zé)安排分配觀測時間，添加觀測目標和制定觀測腳本，轉(zhuǎn)發(fā)觀測數(shù)據(jù)。

5.3 BOOTES-4運行

麗江站BOOTES-4由中國科學(xué)院云南天文臺依托麗江天文觀測站負責(zé)具體運行和維護。觀測站除提供供電和網(wǎng)絡(luò)以外，還為日常維護、故障維修提供本地技術(shù)支持。

程控自主天文臺雖然可自動執(zhí)行觀測任務(wù)而不依賴任何干預(yù)，但并不意味著它完全無需維護和管理。定期設(shè)備檢查、光學(xué)元件清洗、排除各種外界干擾(如昆蟲)等維護必不可少。B4運行過程中，還遇到過各種故障，包括圓頂傳動副機械損壞、控制計算機硬件故障、系統(tǒng)軟件問題、氣象傳感器元件老化、UPS電池失效等。在運行小組以及麗江站的機械、軟件、電子電氣、光學(xué)工程師共同努力下，這些問題均被及時解決。

為了觀測數(shù)據(jù)的安全，歷史觀測數(shù)據(jù)還通過中國天文數(shù)據(jù)中心**http://casdc.china-vo.org/進行備份和發(fā)布，向國內(nèi)外用戶提供更快捷的下載。

自落成以來BOOTES-4已運行兩年有余，共進行了十幾個γ 射線暴余輝觀測，其中有7個發(fā)布了GCN快報。有些觀測顯示出BOOTES的快速相應(yīng)優(yōu)勢，例如GCN快報第15685號報告BOOTES-4在GRB140102A爆發(fā)后30 s就獲得了觀測數(shù)據(jù)。除γ 射線暴觀測，BOOTES-4還承擔(dān)了一些變源的長期光變監(jiān)測，已逐漸積累了一定的觀測數(shù)據(jù)。

6 總結(jié)與展望

BOOTES-4作為中國與西班牙在程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)的合作項目，在麗江天文觀測站建成并投入運行，主要用于γ射線暴及其光學(xué)余輝的觀測及變源長周期光變監(jiān)測等研究。此項目的實施和不斷完善不僅取得了觀測數(shù)據(jù)和科學(xué)成果，還積累了建造和運行全自動望遠鏡的經(jīng)驗，形成國內(nèi)在此領(lǐng)域的天文技術(shù)研究力量。

RTS2系統(tǒng)作為較為成熟而被廣泛應(yīng)用的程控自主天文臺控制軟件，已經(jīng)被越來越多的天文技術(shù)人員所了解。目前國內(nèi)外很多研究所或高校正在開展基于RTS2的研究和開發(fā)工作[15-16]，應(yīng)用到各種控制系統(tǒng)中。這無疑將促進我國在程控自主天文臺和程控自主天文臺網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的發(fā)展，同時提升了我國在時域天文學(xué)和天文信息學(xué)方面的研究實力。

致謝：感謝麗江天文觀測站以及IAA-CSIC的工作人員和學(xué)生的長期協(xié)助和支持，特別是倫寶利、張瑞龍的幫助。感謝國家天文臺的李建、曹子皇，云南天文臺的金振宇、何佳佳等人在建造和運行過程提供的幫助。

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CN 53-1189/P ISSN 1672-7673

An Overview of the BOOTES-4 at the Lijiang Observatory

Fan Yufeng1,2,3, Xin Yuxin1,3, Bai Jinming1,3, Wang Chuanjun1,2,3, Yi Weimin1,2,3,Cui Chenzhou4, Castro-Tirado Alberto Javier5,6, Cunniffe Ronan5,Lara-Gil Oscar5, Kubanek Petr7, Guziy Sergiy8

(1. Yunnan Observatories,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650011, China, Email: fanyf@ynao.ac.cn; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650011, China; 4. National Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100012, China; 5. Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC), 18080 Granada, Spain;6. Unidad Asociada Departamento de Ingenieria de Sistemasy Automatica,Universidad de Malaga, 29071 Malaga, Spain; 7. Institute of Physics (ASCR), 18221 Prague, Czech Republic;8. Mykolaiv National University, 54030 Nikolaev, Ukraine)

The BOOTES (Burst Optical Observer and Transient Exploring System, http://bootes.iaa.es), is a global network of Robotic Autonomous Observatories (RAOs). It was initiated in 1998 under the leadership of Spain and the collaboration of many other countries. It is dedicated to observation of optical emissions from Gamma-Ray Bursts (GRBs) in the Universe. The fourth station of the BOOTES, BOOTES-4, is located at the Lijiang Observatory (of the Yunnan Observatories) in the southwest of China. As the first Chinese RAO the BOOTES-4 has been in full robotic operation since February 2012. It has a set of instruments identical to those of the BOOTES-2, BOOTES-3 , and upcoming BOOTES stations; these include an EMCCD camera on its 0.6m fast-slewing telescope (BOOTES-4/MET) and an all-sky camera (CASANDRA-4). In this paper we present the site construction of the BOOTES-4 and details of its hardware/software systems. The hardware systems have been built to meet the scientific requirements and the needed reliability for robotic operation. The Observatory Manager for the BOOTES-4 is the RTS2 (Remote Telescope System, 2nd version), which is an open-source software system that has been extensively used on many robotic telescopes including all BOOTES ones. We finally describe operational experiences and scientific results obtained with the BOOTES-4 since 2012. With the BOOTES-4 included, the BOOTES now has a larger sky coverage and a more significant role in designated observational tasks than before. The tasks include quick follow-up observation of GRB events, non-stop monitoring of some celestial targets, and acquisition of more precise light curves of GRBs/transient sources.

BOOTES; Robotic telescope; Gamma-Ray Bursts; Robotic Autonomous Observatory

國家自然科學(xué)基金 (11203073, 10978026, 10903028, 11303092) 資助.

2014-03-04；修定日期：2014-03-16

范玉峰，男，高級工程師. 研究方向：天文儀器與方法. Email: fanyf@ynao.ac.cn

P111.2; TP393.1

A

1672-7673(2015)01-0078-11