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  • 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。

  • 阵列天线互耦效应研究

    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:

    相控阵馈源是将阵列天线放置于射电望远镜焦面场处,用以实现更高增益及更灵活波束调控的接收机技术。鉴于其与阵列天线一样,是由多个天线单元以一定方式组合排列而成,工作时阵元之间产生电磁耦合在所难免。本文选用螺旋天线作为阵列天线单元,工作频率为1.25GHz,对独立天线进行仿真优化后,该天线-10dB阻抗带宽仅为70MHz。依托该天线单元建立5×5矩形排布螺旋天线阵列模型,分别选取阵元间距为10.50.250.125倍波长(1.25GHz@0.24m),以此验证不同阵元间距下的互耦效应对整个阵列带宽的影响。最终通过对各阵元输入阻抗进行匹配,仿真得到在0.25倍波长间距下,阵列中心阵子的-10dB阻抗带宽可扩展至550MHz,而阵列天线的带宽也基本表征了将其用作相控阵馈源的工作带宽。上述工作加深了对阵列天线带宽特性的理解,也为实际应用于射电望远镜系统的相控阵馈源实现更宽的工作带宽提供了可能。

  • 大质量原恒星M17 MIR的多重吸积爆发过程

    分类: 天文学 >> 恒星和银河系 提交时间: 2022-04-20

    摘要:

    We report the discovery of a massive protostar M17~MIR embedded in a hot molecular core in M17. The multiwavelength data obtained during 1993--2019 show significant mid-IR (MIR) variations, which can be split into three stages: the decreasing phase during 1993.03--mid-2004, the quiescent phase from mid-2004 to mid-2010, and the rebrightening phase from mid-2010 until now. The variation of the 22\,GHz H2O maser emission, together with the MIR variation, indicates an enhanced disk accretion rate onto M17~MIR during the decreasing and rebrightening phases. Radiative transfer modeling of the spectral energy distributions of M17~MIR in the 2005 epoch (quiescent) and 2017 epoch (accretion outburst) constrains the basic stellar parameters of M17~MIR, which is an intermediate-mass protostar (M~5.4 Msun) with accretion rate ~1.1x10^-5 Msun in the 2005 epoch and ~1.7x10^-3 Msun/yr in the 2017 epoch. The enhanced accretion rate during outburst induces the luminosity outburst ΔL≈7600Lsun. In the accretion outburst, a larger stellar radius is required to produce accretion rate consistent with the value estimated from the kinematics of water masers. M17 MIR shows two accretion outbursts (Δt∼9−20 yr) with outburst magnitudes of 2 mag, separated by a 6 yr quiescent phase. The accretion outbusrt occupies 83\% of the time over 26 yr. The accretion rate in outburst is variable with amplitude much lower than the contrast between quiescent and outburst phases. The extreme youth of M17 MIR suggests that minor accretion bursts are frequent in the earliest stages of massive star formation.

  • 提高YFOSC光谱观测效率方法的研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-04-15 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    丽江2.4米望远镜作为目前国内最大口径的通用型光学望远镜,在我国的夜天文观测领域有着十分重要的地位。从近几年观测时间分配的整体情况来看,云南暗弱天体成像光谱仪(YFOSC)的光谱观测在丽江2.4米望远镜总观测时间中的占比是最多的,因此提高其光谱观测效率和数据质量就成为了保证望远镜稳定科学产出的关键因素。本文将从影响YFOSC光谱观测效率的两个重要因素——星像入狭缝和望远镜闭环跟踪出发,对提高丽江2.4米望远镜YFOSC光谱观测效率和质量的方法进行介绍。

  • RFI抑制技术在射电天文中的应用

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-04-14 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    针对射电天文观测过程中的射频干扰(RFI)问题,详细分析了国内外台站RFI抑制策略。根据各天文台站实际观测过程中遇到的RFI问题,分别从主动预防阶段、预相关阶段、后相关阶段、机器学习和深度学习等方面研究了RFI的预防策略和抑制方法。详细分析了主动预防阶段可采取的方法,预相关阶段的自适应滤波,和空间滤波方法;后相关阶段的VarThreshold,SumThreshold和奇异值分解等方法。探讨了基于机器学习的主成分分析、支持向量机、全卷积神经网络、卷积神经网络、U-Net等相关技术和方法在RFI信号处理方面的应用。

  • 基于四天线线阵的无线电干扰源来波方向的测试研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-04-14 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    本文针对射电天文观测中对周边电磁环境宁静区检测方法的不足,提出一种基于四天线线阵进行无线电干扰监测的方法,目的在于实时监测电磁宁静区有无干扰源并对干扰源的来波方向进行辨识。方法是采用便携式四天线阵布成线阵,使用线性阵列的MUSIC算法来计算干扰源来波方向。通过在室内和室外的不同距离和条件下进行测试,结果在相对空旷宁静的环境,四天线阵能够有效辨识干扰信号的来波方向,测量角度误差不超过5°的可靠性约为87%。经过综合分析,本文得出采用便携式四天线线阵方式结合MUSIC算法在空旷区射电天文观测中能够较好辨识干扰源来波方向,有助于帮助射电望眼镜避开受干扰信道。

  • E_P和α“双追踪”GRB131231A的能谱特性研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-04-14 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    GRB 131231A是一个具有EP α 双追踪”行为的特殊暴。为了进一步分析该暴的能谱特征,我们使用贝叶斯方法对它做了详细的时间分辨光谱分析后发现24个分辨谱中16个有明显热成分,这些热成分主要分布在脉冲的前期和峰值附近,支持了伽玛暴喷流从物质主导到磁主导的过渡。加入热成分后参数EP α 都变硬,而峰值流量Fp几乎不变。我们使用光球层成分计算了相对论流出物的特性参数后发现流出物特性参数初始半径r0 、饱和层半径rs 、光球层半径rph 、流出物滑行运动阶段洛伦兹因子г均发生较为明显的演化;其温度随时间的演化也能用拐折幂律模型拟合,其上升和下降阶段的幂律指数分别为a = 7.65±3.48、b = -2.10±3.48,下降指数b与前人得出的接近于-23 有较大偏差