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1. chinaXiv:202206.00181 [pdf]

地平式太阳望远镜库德焦面指向跟踪误差建模研究

刘荣辉; 刘辉; 穆恒宇; 柳光乾1
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-28 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits73Downloads30 Comment 0

2. chinaXiv:202206.00182 [pdf]

一种用于空间VLBI的射电源条纹搜索算法

朱晓娜; 童 力; 郑为民; 张 娟
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-28 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits76Downloads34 Comment 0

3. chinaXiv:202206.00183 [pdf]

银河画卷巡天实测数据分子云核智能仿真与检测系统

周光荣; 曾祥云; 曾曙光; 黄瑶; 郑胜; 罗骁域; 陈志维; 江治波
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-28 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits72Downloads29 Comment 0

4. chinaXiv:202206.00184 [pdf]

面向SKA1时代的科学数据流及阵列模拟分析

郭绍光; 陆扬; 安涛; 劳保强; 徐志骏; 伍筱聪; 吕唯佳
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-28 Hits69Downloads30 Comment 0

5. chinaXiv:202206.00188 [pdf]

中国SKA区域中心跨洲际高速数据传输进展及展望

郭绍光; 安涛; 徐志骏; 劳保强; 陆扬; 吕唯佳; 伍筱聪
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-28 Hits73Downloads29 Comment 0

6. chinaXiv:202206.00185 [pdf]

一个面向原始数据搜寻的快速射电暴数据集

徐志骏; 安涛; 郭绍光; 劳保强; 吕唯佳; 伍筱聪
Subjects: Astronomy >> Astronomical Instruments and Techniques

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。

submitted time 2022-06-28 Hits74Downloads33 Comment 0

7. chinaXiv:202206.00173 [pdf]

中国SKA区域中心原型系统 -- 软件平台

劳保强; 张迎康; 安涛; 徐志骏; 郭绍光; 伍筱聪; 吕唯佳
Subjects: Astronomy >> Astronomical Instruments and Techniques

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.

submitted time 2022-06-25 Hits195Downloads42 Comment 0

8. chinaXiv:202206.00171 [pdf]

天马13 m射电望远镜高精度指向模型的建立

孙正雄; 王锦清; 虞林峰; 蒋涌斌; 赵融冰; 苟伟; 王广利
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-24 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits122Downloads45 Comment 0

9. chinaXiv:202206.00170 [pdf]

一种用于空间VLBI的射电源条纹搜索算法

朱晓娜; 童 力; 郑为民; 张 娟
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-24 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits112Downloads42 Comment 0

10. chinaXiv:202206.00149 [pdf]

1507年1月13日中心食观测记载得到的世界时改正数

马利华
Subjects: Astronomy >> Astrophysical processes

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。

submitted time 2022-06-16 Cooperative journals:《天文研究与技术》 Hits330Downloads160 Comment 0

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