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  • 光变曲线自动抽取程序

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-09-19 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:对各类变星的观测研究是时域天文学中的重要内容,中国科学院国家天文台兴隆观测站作为亚洲大陆规模最大的光学天文观测基地,拥有一批米级口径望远镜,每年面向全球天文工作者开放申请,承担了大量变星的测光观测,但至今没有完全针对兴隆观测站中小口径望远镜的测光数据自动化处理软件。本文介绍了一种针对兴隆观测站望远镜观测数据的光变曲线自动抽取程序,现了从原始观测数据到获得光变曲线的全过程。该程序具备模块化和可自定义等特性,通过简单配置也可适用于其它光学天文望远镜数据。本文还介绍了该程序的结构、特点、使用方法,并以食变星UY UMa的实测数据处理为例展示了处理结果,最后讨论了程序的局限性和对其未来发展的展望。

  • 基于Simple Thresholding和 CUSUM联合算法的L波段太阳射电流量可观测频段分析的研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-09-19 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:L波段太阳射电爆发是导航系统不稳定性的潜在影响因素,通过L波段内精密太阳射电流量的监测可以实时发现太阳射电爆发干扰导航事件,为此云南天文台本部拟建立一个L波段多频点太阳射电监测系统。而对无线电环境的有效评估对于该监测系统观测数据的稳定获取至关重要。本文介绍了该监测平台的无线电监测准备研究,通过对云南天文台本部凤凰山地区的L波段无线电环境进行了100小时的测试。本文提出一种基于Simple Thresholding算法与CUSUM算法的改进阈值的算法,遴选出介于北斗 B1、B2、B3频点,GPS L1、L2频点之间 7个5MHz无线电干扰较少的无线电通带,分别为1551MHz~1555 MHz、1596MHz~1600MHz、1161MHz~1165MHz、1221MHz~1225MHz、1246MHz~1250MHz、1291MHz~1295MHz、 1231MHz~1235MHz,其洁净率分别为98.329%、98.301%、98.315%、98.335%、98.224%、97.650%、98.260%,均符合太阳观测需求。为下一步接收机的设计和信号处理提供了依据。

  • 两类伽玛射线暴的能谱硬度与持续时间的相关性检验

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-09-19 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:根据持续时间(T90)是否大于2s,把3589个伽玛射线暴组成的总样本分为长暴子样本和短暴子样本,然后分别研究这三个样本的能谱硬度与持续时间的相关性。结果发现,总样本的能谱硬度与持续时间存在相关性,而长暴和短暴两个子样本的能谱硬度与持续时间并不存在相关性。这个结果证明了伽玛射线暴的能谱硬度与持续时间不存在显著的相关性,由此推测总样本的能谱硬度与持续时间的相关性是由于长暴与短暴这两个样本的性质不同所导致的;而且揭示了把伽玛射线暴分为长暴和短暴这两种类型的合理性,也暗示着长暴和短暴性质的差异,支持了长暴和短暴具有不同起源的观点。本研究所用伽玛射线暴样本较之已有研究的样本量扩充了3倍多,因此得到的统计结果更为可靠。

  • 基于RASCIL的W-Projection和W-Stacking并行算法实测研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-08-31 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:在射电干涉阵的大视场成像中,W-Projection和W-Stacking是两类主要的成像方法。本文对这两种成像方法进行了并行实测研究。首先分析了两种成像方法的基本原理框架,在此基础上对两种成像方法并行实现时的关键因素进行了讨论和分析。 利用已经校准的射电干涉阵观测数据对两种成像方法基于RASCIL分别进行并行策略研究和并行计算实验。通过对并行计算时间、并行效率和并行资源配置模式的分析,得到了两种成像方法基于RASCIL的并行计算性能,结果表明两种成像方法都适合采用Strong Scaling的并行资源配置模式进行并行计算,基于RASCIL的W-Stacking并行计算还有比较大的性能提升空间。

  • 蝎虎类星体Mrk 421的宽带能谱光变特性分析

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-08-30 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:我们搜集了Mrk 421的光变宽带能谱(Spectral Energy Distributions,SEDs)数据,共有73个态作为研究样本,使用电子能谱为稳态拐折幂律谱下的单区轻子模型进行拟合,进而研究Mrk 421在光变时喷流的物理性质。我们的主要结果如下:(1)样本中磁场B和多普勒因子δ之间存在显著反相关,说明B和δ在汤姆逊区相互依赖。(2)电子谱指数p1支持 Mrk 421光变时的激波解释或磁重联等解释。(3)同步峰值频率logνsynpk和峰值光度logνsynpkLsynpk之间存在正相关关系,意味着Mrk 421在光变时存在反耀变体序列。(4)根据均分参数ε=UeUB(相对论电子能量密度与磁场能量密度的比值)有26%的态的电子能量和磁场能量接近均分,63%的态的电子能量比磁场能量大一个数量级,11%的态的电子能量远大于磁场能量,这说明Mrk 421在光变过程中更可能出现电子能量比磁场能量大一个数量级的情况,同时也意味着Mrk 421中的喷流是以粒子为主导;从Pe>PB的关系,进一步表明了Mrk 421的喷流是以粒子为主导,PBPr,意味着坡印廷通量不能解释辐射功率,Pr/Pe的范围为0.01~0.51,说明相对论电子能量中的一小部分可能用于观测到的辐射。(5)3C 279和Mrk 421的一些物理参数范围可能比较接近,但这两个源喷流内的物理过程可能是不一样的。

  • 南京大学65cm反射式望远镜CCD相机的性能研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-08-30 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:2021年6月,使用南京大学本科实验教学的65cm反射式望远镜系统,对其后端的探测器--电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,简称CCD)系统的性能采用圆顶平场法进行了实际测定,得到了CCD相机的快门函数;同时用平场序列曝光,检测了CCD相机的线性,结果为:CCD相机的读出值从0到61900模数转换单位(Analog-Digital Unit,简称adu),非线性小于1%,同时CCD相机的増益为 1.02e-/adu,读出噪音为13 e-。但对于恒星这样的点光源的观测,当像元的数值高于38000 adu时,会产生溢出。因此,在使用本CCD相机做点光源(例如恒星)观测研究时,需要选择恰当的曝光时间,避免星像发生溢出。实际天文观测中,利用此研究得到的快门函数,可对观测图像进行校准,有效提高测光精度。

  • 天线座架非均匀温度场及热致变形研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-07-29 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:针对天线座架由于太阳辐照引起的非均匀温度热致变形问题,建立了天线座架环境参数模型、太阳辐照参数模型以及座架结构几何模型,可实现多种工况下的天线座架结构热力学仿真,基于综合模型对天线座架温度特性进行了分析;在天线座架结构上布设了24枚光纤光栅温度传感器,实测温度数据与仿真温度场的相对精度高于85%,验证了仿真方法的正确性。结合推导建立的天线结构位移场到天线方位轴偏差的几何关系和实测温度特征数据,可实现由实测温度到座架结构变形的快速计算,并对天线座架轴系偏差产生的原因进行了分析,可为天线座架热致轴系偏差补偿提供基准。

  • 关于质点动力学的相对性原理的新线索

    分类: 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 分类: 天文学 >> 天体力学 提交时间: 2022-07-13

    摘要:本文着重探索了质点动力学的相对性原理的物理逻辑。通过动力学的因果分析,发现牛顿第二定律之所以存在惯性系和惯性力疑难,根本原因是忽略了参考系动力学的因果对应。参考系的动力学性质应该归结到参考质点上,而人为划分的参考质点和被考察质点在动力学中应该处于完全平等的地位,由此构建出一个不依赖惯性系,且在所有平动参考系保持形式不变的质点动力学方程。至于转动参考系,一方面,惯性力的本质经新形式的质点动力学方程揭示为参考质点的经过质量平权以后的真实受力,已经可以明确和引力在物理上不等效。另一方面,根据因果对应的基本法则,融入转动参考系的物理则必须包含四个不共面参考质点的动力学性质,因此无法和平动参考系中的新形式质点动力学方程统一成一个简洁的方程形式。最后本文提议所有声称已推广到转动参考系的相对性原理值得重新审视,小心求证。

  • 地平式太阳望远镜库德焦面指向跟踪误差建模研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-28 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:为提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度,文章首先仿真了库德光路中主光轴、方位轴、高度轴、消旋轴不同心时在库德焦面上引入的跟踪误差,分析了库德焦面指向跟踪误差的复杂性,这一问题无法用夜天文望远镜卡焦指向模型解决。然后文章提出了一种基于机器学习的支持向量回归方法来构建太阳望远镜库德焦面的指向跟踪模型,并在NVST望远镜进行了实测建模和实验论证。实验结果表明:在模型改正之前,NVST在库德焦面的指向误差最大值是650.55角秒、RMS是115.88角秒,30分钟跟踪误差是6.46角秒;模型改正之后,指向误差最大值是25.02角秒、RMS值是3.98角秒,30分钟跟踪误差是1.10角秒。由此可见,基于机器学习的支持向量回归建模方法能有效提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度。

  • 一种用于空间VLBI的射电源条纹搜索算法

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-28 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    我国探月工程嫦娥七号将构建由中继星上4.1m口径抛物面天线及地基射电望远镜组成的首个月地空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)试验系统。不同于地基甚长基线干涉测量望远镜,受中继星轨道扰动和设备时延影响,射电源预报时延模型和实际时延有时可能会有较大差异,导致无法引导VLBI相关处理机正常工作,需要通过射电源条纹搜索方法寻找实际时延模型才能解决这一问题。由于4.1m空间天线口径较小,接收信号能力弱。为提高信噪比,需要长时间积分,而线性时延模型无法保证长时间的时延精度。针对这一问题,提出了一种用于空间甚长基线干涉测量的射电源条纹搜索算法,首先通过建立时延和时延率的二维搜索网格,使用每个网格点对应的先验时延和时延率构建线性时延模型;再使用该线性时延模型对原始数据分时段相关处理;然后采用二维傅里叶变换搜索残余时延和时延率,确定最大的相关幅度值对应的网格点;最后使用该网格点的先验时延和时延率以及残余时延和时延率重构二次项时延模型。通过对RadioAstron空间甚长基线干涉测量的地空基线实际数据处理,验证了该射电源条纹搜索算法的正确性。

  • 银河画卷巡天实测数据分子云核智能仿真与检测系统

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-28 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:现代天文学认为分子云核是恒星诞生的区域,对分子云核的检测和其性质的全方面研究有利于理解恒星的形成过程以及星系和宇宙的演化。随着银河画卷巡天项目 (Milky Way Imaging Scroll Painting, MWISP)的开展和实测数据的快速积累,开发分子云核智能仿真与检测系统成为必要。系统提供分子云核智能检测、仿真建模、参数还原、三维可视化、数据存储等功能。借助该系统,科研人员可以方便快捷的对MWISP实测数据开展分子云核的检测和三维可视化,更好地研究其物理性质。

  • 面向SKA1时代的科学数据流及阵列模拟分析

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-28

    摘要:作为下一代射电望远镜,平方公里阵列望远镜(SKA)经过多年的筹备,第一阶段(SKA1) 已经在2021年7月开工建设,SKA1正式运行后预计每年将产生750PB的科学归档数据,这些数据将存储在世界各地的SKA区域中心供科研工作者使用。本文将SKA观测台站、中央信号处理器、科学数据处理及区域中心等各个阶段的模型进行量化分析,以SKA1的高优先级科学观测为主要依据,得出每个阶段的数据流评估情况,以及对科学数据处理算力的需求。以当前SKA1-Low和 SKA1-Mid的阵列为例,总结了包括分辨率、灵敏度、UV覆盖等影响干涉阵列布局的关键因素;最后使用OSKAR进行干涉阵列的数据模拟,通过对SKA1-Mid的模拟得出系统的可扩展性和稳定性,通过对SKA1-Low在CSRC-P上的模拟,可以看出中国SKA区域中心原型机设计经过了充分的论证和优化,并得出了详细的算力需求以及数据量的详细信息。SKA对数据处理、计算、存储等的需求,将需要电子、通信、信息、计算机等技术和交叉学科的联合推动。

  • 中国SKA区域中心跨洲际高速数据传输进展及展望

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-28

    摘要:

    平方公里阵列望远镜(SKA)作为最大的射电望远镜,其观测产生的数据将首先由澳大利亚和南非两个台址国传输到百公里左右的科学数据处理中心,然后通过高速网络分发到上万公里距离的各个SKA区域中心。具有SKA 10%规模的SKA1阶段,每年预计有750PB的数据需要通过至少100Gbps的网络分发到各个SKA区域中心(SRC),如此高的网络带宽和数据规模对数据的传输分发带来极大挑战。本文通过对TCP/UDP/HTTP等不同网络协议的分析,并使用当前射电天文领域不同的软件进行测试和研究,得出了目前在10Gbps网络的基础设施下最佳的传输方案参数,文中讨论了影响高速传输的因素,给出了相应的性能优化的策略,在SKA1真正的观测数据产生之前,将为中国SKA区域中心的网络建设和布局提供技术基础。描述的技术细节和方法可供相关科学应用参考和使用。最后讨论并展望了未来SKA网络需求的挑战。

  • 一个面向原始数据搜寻的快速射电暴数据集

    分类: 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间: 2022-06-28

    摘要:快速射电暴是目前国际天文学新兴前沿热点,随着海量观测数据带来的处理和分析的挑战,亟需开展快速射电暴信号智能搜寻和甄别的研究。为了加速快速射电暴搜寻研究,我们开发了一套基于机器学习的快速射电暴数据集,它可以训练机器学习算法以搜寻原始数据中的快速射电暴。目前数据集有8020个快速射电暴仿真图像、4010个非快速射电暴和4010个射频干扰仿真图像,这些图像是根据开放的快速射电暴观测结果构建的,并可根据需要扩展数量。本研究旨在为最先进的人工智能算法提供开源数据集,以测试和比较快速射电暴识别算法。该数据集为卷积神经网络和经典机器学习算法提供图像和numpy格式的文件。数据集可以实现快速射电暴和非快速射电暴分类,或快速射电暴、射频干扰和背景噪声分类。在本例中,我们使用预先训练过的31种经典卷积神经网络(CNN)。在快速射电暴/非快速射电暴分类中,在第一个历元训练中达到90-92%的准确率,在真实数据测试中达到99.8%的最大准确率。

  • 中国SKA区域中心原型系统 -- 软件平台

    分类: 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间: 2022-06-25

    摘要:

    平方公里阵列(Square Kilometre Array, SKA)射电望远镜将在多个科学方向取得革命性的突破, 而SKA软件系统是影响科学产品的关键因素之一. SKA区域中心是天文学家进行SKA数据分析、科学研究和学术交流的平台. 处理SKA科学数据的软件环境需要具备通用性、灵活性和高适应性. 中国科学家已经建成了中国SKA区域中心原型机, 部署了被大型超级计算机广泛使用的作业调度系统, 并安装了能够处理当前主流射电望远镜观测数据的天文软件, 还部署了多个科学数据处理流水线, 以方便不同科学方向的观测数据的自动化并行处理. 本文介绍了中国SKA区域中心原型机的软件平台和处理SKA先导望远镜数据的流水线, 包括低频连续谱成像管线、谱线成像管线、以及甚长基线干涉测量数据处理管线. 国内外用户已经基于该平台成功开展了SKA相关科学研究. 该平台的建设和运行为未来全面建设中国SKA区域中心提供了宝贵的实践经验.

  • 天马13 m射电望远镜高精度指向模型的建立

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-24 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    天马13 m 射电望远镜是新一代专为空间大地测量的VLBI天线,即所谓的VGOS系统。VGOS观测将从调度、相关、观测策略到分析各个方面改变VLBI。与传统测地观测相比,VGOS观测将数据提高1-2个数量级。天马13 m天线安装有3~15Ghz宽频制冷接收机,一般要求天线指向偏差小于最高频率波束宽度的1/10。为了满足高精度指向要求,本文详细介绍了指向建立的方法和天线控制扫描策略,给出了系统误差修正模型的完全表达式,明确了指向修正模型中的参数意义。基于该天线指向扫描的实测数据,实测评估了该望远镜的指向精度。采用最小二乘法对覆盖全天区的数据样本进行拟合,得到天马13 m射电望远镜指向模型,并加载到天线伺服控制系统中进行验证,得到了好于10"的的盲指误差。

  • 一种用于空间VLBI的射电源条纹搜索算法

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-24 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    我国探月工程嫦娥七号将构建由中继星上4.1m口径抛物面天线及地基射电望远镜组成的首个月地空间VLBI试验系统。不同于地基VLBI望远镜,受中继星轨道扰动和设备时延影响,射电源预报时延模型和实际时延有时可能会有较大差异,导致无法引导VLBI相关处理机正常工作,需要通过射电源条纹搜索方法寻找实际时延模型才能解决这一问题。由于4.1m空间天线口径较小,接收信号能力弱。为提高信噪比,需要长时间积分,而线性时延模型无法保证长时间的时延精度。针对这一问题,本文提出了一种用于空间VLBI的射电源条纹搜索算法,首先通过建立时延和时延率的二维搜索网格,使用每个网格点对应的先验时延和时延率构建线性时延模型;再使用该线性时延模型对原始数据分时段相关处理;然后采用二维傅里叶变换搜索残余时延和时延率,确定最大的相关幅度值对应的网格点;最后使用该网格点的先验时延和时延率以及残余时延和时延率重构二次项时延模型。通过对RadioAstron空间VLBI的地空基线实际数据处理,验证了该射电源条纹搜索算法的正确性。

  • 1507年1月13日中心食观测记载得到的世界时改正数

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-16 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    清代乾隆安徽《铜陵县志》有1507年(明代正德二年)1月发生了一次中心食(日全食和日环食的统称)的观测记载。本文作者利用现代天文行星历表计算了此次日食的日食带,研究当时的世界时改正数。结合明代嘉靖江西《东乡县志》和清代顺治安徽《望江县志》两处地方志关于此次日食的观测记载,进一步分析了东乡县和望江县对此次日食的可观测情况。本文研究对于地球自转的长期变化研究具有一定的参考价值。

  • 地平式太阳望远镜库德焦面指向跟踪误差建模研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-05-30 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    为提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度,文章首先仿真了库德光路中主光轴、方位轴、高度轴、消旋轴不同心时在库德焦面上引入的跟踪误差,分析了库德焦面指向跟踪误差的复杂性,这一问题无法用夜天文望远镜卡焦指向模型解决。然后文章提出了一种基于机器学习的支持向量回归方法来构建太阳望远镜库德焦面的指向跟踪模型,并在NVST望远镜进行了实测建模和实验论证。实验结果表明:在模型改正之前,NVST在库德焦面的指向误差最大值是650.55角秒、RMS是115.88角秒,30分钟跟踪误差是6.46角秒;模型改正之后,指向误差最大值是25.02角秒、RMS值是3.98角秒,30分钟跟踪误差是1.10角秒。由此可见,基于机器学习的支持向量回归建模方法能有效提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度。

  • 基于概率霍夫变换的太阳射电Ⅲ和Ⅱ型暴自动识别及参数提取

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-05-30 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    耀斑和日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)期间产生的非热高能粒子流和激波是产生灾害性空间天气事件的两种主要因素,它们主要观测特征分别是具有快速频率漂移特征的射电Ⅲ型暴和具有较为缓慢频率漂移的射电Ⅱ型暴。本文主要介绍了使用概率霍夫变换(Probabilistic Hough Transform)的方法,在观测数据中自动识别出太阳射电Ⅲ型暴和Ⅱ型射电暴,并提取射电Ⅲ和Ⅱ型暴的特征参数,最后利用识别出的射电Ⅱ型暴的物理参数估计了CME激波的速度。