大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是国际领先的光谱巡天望远镜。它的大口径和大视场使其具有很强的光谱巡天观测能力。LAMOST是一个由多个子系统组成的高度复杂的系统，它的观测行为的复杂性要求它使用观测控制系统(OCS)进行自动观测控制。OCS是LAMOST的上层控制系统软件。OCS的主要目的是管理、协调和控制各子系统行为，使整个望远镜系统有条不紊地、按计划、有步骤地进行天文观测。它将是一个通过子系统之间、运行模块之间的软硬件接口构成的多层次的、集中与分散相结合的观测控制系统。作为世界上领先的大型望远镜的控制软件，OCS自身也是一个复杂系统，且没有多少先例可循。对LAMOST观测控制的研究牵涉到软件开发、观测流程物理内容的探讨、与子系统交互、系统测试等诸方面的问题。这些问题的分析与解决不仅有助于推动LAMOST的项目工程进展，也将为LAMOST的后续工作开展留下重要的经验和资料。LAMOST的观测控制是对各个子系统控制的集合。OCS的工作模式基于对子系统的命令控制，从中抽象出命令驱动模型，即OCS对子系统的控制是一种命令-状态反馈-命令的翻滚式过程。在这种命令驱动模型的基础上，OCS与子系统间制订了命令的接收／拒绝协议和命令的执行反馈协议。前者用于和子系统的控制对话，后者用于对子系统的执行状态做出有效的处理。基于软件复用和框架设计的思想，OCS采用了基于组件和模块的分布式系统设计。这使得OCS在开发和使用过程中能够具有良好的可维护性和扩展性。由于观测控制是围绕观测流程的进行和完成展开的，本文在观测流程实现的基础上，详细分析了OCS的各核心模块。随着LAMOST工程进展，LAMOST小系统走上项目日程。本文针对小系统的特点，对OCS在小系统的应用进行了研究和分析，设计和开发了用户界面。根据OCS即将投入实际联调和软件开发本身的需要，对OCS-2.30版进行了系统和全面的测试工作。同时对OCS参与小系统的实际联调测试作出计划和展望。OCS对各个子系统统一管理和驱动调度，使所有子系统能够协调合作，按部就班地完成观测流程。OCS控制的子系统包括观测战略系统(SSS)、望远镜控制系统(TCS)、焦面仪器控制系统(ICS)、数据获取与在线处理系统(DHS)、气象信息系统(WIS)等。其中，DHS作为一个对观测结果在线处理和评估的数据系统，承担着对CCD数据的获取、存储和管理分析等重要任务。它从OCS接受命令，控制着各个CCD的工作行为。本文搭建了DHS的数据获取和存储模型，同时定义了其中的接口方法以及DHS的基本命令与参数，为将来DHS的完成做出了重要预研。论文的最后在现有OCS的基础上，从分布式模型的角度和数据模式的角度分别对OCS的设计框架提出了进一步优化和改进的思路，并详细分析了其优点所在和可行性，为OCS日后的继续发展和完善打下了良好的基础。本论文全文共七章。第一章介绍了LAMOST的项目背景和科学目标，阐述了其同时具备大口径和大视场的科学原理，提出使用观测控制系统是LAMOST进行观测的必然选择。第二章介绍了观测控制系统OCS的系统模型和设计框架。OCS进行观测控制的主旨是控制各个子系统完成观测流程，从这一根本目的出发，抽象出OCS的命令驱动模型和分布式系统框架。最后简单介绍了OCS体系结构所采用的CORBA规范和OCS的开发环境，以及OCS与子系统之间的接口协议。第三章主要讲述OCS各核心模块，包括命令执行器、消息总线和各子系统代理等组件。围绕它们在观测流程中的作用，详细地分析了这些组件的设计原理和实现方法。第四章以OCS-2.30版本为基础，围绕OCS在小系统上的应用介绍了所展开的一系列工作。包括观测流程控制台的设计与实现，OCS-2.30的测试以及OCS在小系统上的测试计划分析等内容。第五章设计了DHS与CCD整个数据系统的框架模型，提出双分布式存储结构，并设计了相应的接口，定义了DHS的基本命令和参数。第六章在现有OCS模型框架的基础上，提出了新的系统分布方案和数据模式，并对其优点和可行性作了详细分析和深入研究。第七章总结了本论文的工作，并对LAMOST观测控制和数据获取的后续工作进行了展望，提出了一些建议。附录收录了OCS研究和开发实现过程中的一些技术资料，主要是作者在日常工作中的翻译、整理或归纳所得。论文最后是参考文献，在校期间发表的文章列表以及致谢部分。本论文的创新之处主要有以下几点：1)在前期OCS的研究和设计基础上，对OCS二级系统进行具体实现，达到了工程要求，通过了工程指挥部的测试和验收。2)基于所实现的OCS-2.30版，对OCS在小系统的应用进行分析和探讨。首次将物理实验方法与软件工程测试相结合对OCS关键核心模块进行了多方面的测试。测试结果证明OCS不但在软件层面上能够运行LAMOST的观测流程，同时在物理性质上也满足LAMOST及其小系统的观测控制需要，确保了系统的可靠性及稳定性。3)预研了LAMOST数据获取系统，为DHS建立了系统框架，首次在LAMOST中提出双分布数据存储模型，解决了观测流程中大批量CCD数据的并行读取、存储与发布的技术难题。