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  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 基于异构数据库的空间天文卫星数据组织方法

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-01-14 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    随着空间天文卫星获取数据量越来越多,数据应用逐渐发挥了重要作用。现有的天文卫星地面系统中,数据存储方式和组织方法各异,数据量达PB级,并且数据量持续增长,无法快速查找并提取特征参数,难以满足数据应用对查询的时效性要求。本文提出了一种新的空间天文卫星数据组织方法,通过解析抽取数据中的海量特征参数,建立观测时间、空间位置与特征参数的关联,实现在统一时空下的多源数据组织;同时采用关系型数据库与非关系型数据库结合的异构存储方式,设计了海量特征参数存储管理系统。将本文方法应用于空间科学卫星大数据应用平台系统中,使用硬X射线调制望远镜卫星数据的实验结果表明,系统针对按照时间、空间条件获取数据的要求能够较好满足,相比关系型数据库数据组织方式,相同查询模式下数据检索效率明显提高;并且随着数据存储量的增加,系统具有稳定的扩展能力。

  • 海人树的生态生物学特性

    分类: 生物学 >> 植物学 >> 应用植物学 提交时间: 2021-12-19 合作期刊: 《广西植物》

    摘要:海人树(Suriana maritima)是海人树科的一种滨海观赏植物,在中国目前仅分布于南海诸 岛。该文以西沙群岛自然生长的海人树为研究对象,通过调查、采样,分析测定其茎杆及其叶片 的形态解剖结构、叶片的抗氧化酶活性和抗逆渗透物质含量,以及叶片与生长土壤的营养元素含 量等生态生物学特性,旨在为其保护及开发利用提供理论依据。结果表明:海人树的叶片小而厚, 角质层明显,栅栏组织发达,气孔密度小(8.64 n·mm-2),易于维持体内水分,能很好适应干旱 和高盐碱的环境;叶片的叶绿素含量低(0.76 mg·g-1),总抗氧化能力高(589.50 U·g-1),脯氨 酸含量高(1 123.64 μg·g-1),表明海人树光合利用效率高,抗氧化能力强。海人树根际土壤的养 分含量低,但叶片有机碳、氮和磷含量较高(分别为 490.27、18.10 和 3.81 g·kg-1),表明海人树的 土壤养分利用效率高,对贫瘠的土壤具有良好的适应能力。因此,海人树对强光、干旱、高盐碱 和土壤贫瘠的热带珊瑚岛环境具有良好的适应能力,可作为热带珊瑚岛植被恢复和园林绿化的工 具种。

  • 基于粒子群算法的大口径高精度射电望远镜旋转编码器快速校准方法研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-11-12 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:为解决旋转编码器在大口径高精度射电望远镜使用中,对安装工艺要求极高,需要专用设备校准,且安装后需要通过一段时间的运行,建立误差修正模型进一步提升编码器精度的问题,开展了编码器快速校准方法研究。提出了一种基于粒子群算法(PSO)的旋转编码器快速校准方法。根据伺服电机恒转速运行时,角位移变化率为常量的原理,通过编码器采样数据与伺服电机恒转速参考值对比后获得编码器安装误差。利用PSO算法快速拟合误差,从而校准编码器。通过构建编码器校准方法验证平台实测,此方法可将有较高安装误差的高分辨率旋转编码器实际测量准确度恢复3~4位,为大口径射电望远镜编码器定期精度监测与修正提供一种简易方法。

  • 基于机器学习的快速射电暴搜寻方法综述

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-09-29 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)是目前射电天文领域的主要热点前沿。其相关研究被《自然》(Nature)杂志评选为2020年十大科学发现之一。FRB爆发时间极短且鲜少重复的特点,使其观测捕捉到的概率极低。由人工从海量的天文观测数据中识别FRB事件是件耗时费力的工作。机器学习技术的蓬勃发展为实时搜寻与多频段联合跟踪观测FRB带来了可能。该文从传统机器学习方法和深度学习方法两个方面,对该研究已有的成果进行了分析与总结,并探讨了基于机器学习的FRB搜寻技术目前存在的问题和面临的挑战,分析了其未来发展趋势。

  • GEO 卫星的 VLBI 快速高精度定位观测

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-09-29 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:卫星对地观测及导航定位的快速发展对地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星的定轨精度有了米级甚至更高的需求。本文研究利用甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)时延数据进行GEO卫星快速定位的方法。首先对VLBI时延进行理论精度分析,然后利用中国VLBI网进行GEO卫星观测试验及数据相关处理,最后利用短时VLBI时延数据完成对GEO卫星的定位计算。针对时延中存在与测站和基线相关的异常值问题,本文提出了相应的检测校正方法。数据经校正后重新处理,得VLBI残余时延测量精度约0.16ns,等效于约0.58米的卫星横向位置误差。本文的研究可用于GEO卫星的快速高精度定位及轨道快速恢复。

  • AIMS望远镜8~10微米成像终端系统装调检测方法

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-07-30 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:针对AIMS望远镜8~10μm真空制冷成像终端系统的高精度装调需求,提出了一种基于中红外可调谐激光光源的宽谱段干涉检测和装调方法。首先,采用泰曼—格林型干涉仪,利用其参考臂可调的优势,弥补光源相干性不足的缺陷,从而可以实现8~10μm宽谱段的干涉测量。其次,完成了干涉仪光学系统设计,可同时兼顾8~10μm和可见光双波段的波前质量,从而解决了肉眼不可见为干涉仪自身装调带来的困难。设计结果表明,利用可见光激光器进行干涉仪自身装调,可达到RMS 0.05λ@0.633μm的波前精度;在8~10μm检测波段,干涉仪波前RMS值均能优于0.001λ,可满足待测系统的检测需求。最后,基于逆向优化法仿真了8~10μm光学系统的装调流程。

  • 基于数值历表的月球物理天平动研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-07-06 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:月球物理天平动是对月球运动在空间摆动的描述。确定月球物理天平动,可以推测物理天平动的激发与耗散机制,比如陨击、月震和核幔粘滞摩擦等,故测定月球物理天平动对认识太阳系中天体的起源、演化及结构等,都具有十分重要的意义。本文利用最新的INPOP19a历表的数据,完成了对历表提取的欧拉角到月球物理天平动的转换,得到的物理天平动数值分别与该系列历表INPOP17a以及被广泛使用的DE430对比,发现不同历表的物理天平动之差存在着稳定周期。对比历表欧拉角的差别,计算出地心到月面反射器A15的距离最大有30厘米的差别,此结果对月球激光测距的预报精度有较大的影响,为后续的高精度测月研究打下基础。研究结果表明,INPOP19a最为稳定,故在月球物理天平动研究中推荐使用INPOP19a。

  • 基于深度学习的无碰撞引力N体数值模拟的可行性研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-06-18 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:本文提出,用深度神经网络代替快速傅里叶变换法,求解无碰撞引力N体数值模拟方法PM-Tree中的势能,以提升PM-Tree方法的效率,验证深度学习方法加速无碰撞引力N体数值模拟的可行性。无碰撞引力N体数值模拟对研究星系、暗物质晕以及宇宙大尺度结构的形成和演化都有重要意义。而无碰撞引力N体数值模拟的传统方法在大规模问题上的模拟计算非常耗时,其中常用的PM-Tree方法的主要耗时部分是求解势能(解Poisson方程)。本文提出使用深度神经网络代替传统方法加速求解Poisson方程,多次调整并训练和测试深度神经网络模型结构,最终选用了辅以残差网络局部结构的Encoder-Decoder整体结构。验证了深度神经网络解Poisson方程的计算时间复杂度为;同样数据下进行测试,速度快于快速傅里叶变换方法求解和有限差分法求解;在同等采样率的情况下,精度优于快速傅里叶变换方法求解;并且具有可扩展性。故无碰撞引力N体数值模拟中,用深度神经网络可以提升PM-Tree方法中求解势能的速度,从而有效提升整体模拟速度。

  • 离焦像差对激光测距回波光子数的影响分析

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-06-18 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 卫星激光测距中,为满足不同距离目标的测距要求,需要调整激光光束发散角。通常利用离焦式扩束系统改变两透镜间距离调整发散角会产生离焦像差,影响激光光束质量和系统测距能力。因此,研究离焦像差对激光光束质量和系统测距能力的影响具有重要意义。首先,分析扩束系统对基模高斯光束的变换作用,得到发散角和离焦量的关系。其次,基于基模高斯光束的传播理论,得到离焦像差对光束能量密度空间分布的影响。最后,对于不同距离的卫星,计算存在离焦像差和无离焦像差时激光测距系统接收的回波光子数。仿真结果表明:发散角和离焦量近似服从线性关系,离焦量变化,发散角变化;离焦像差影响光束的能量密度分布,使光斑弥散;对于不同距离的卫星,在不同角放大率下无离焦像差时测距系统接收到的回波光子数约为存在离焦像差时的2倍,可有效提高系统的测距能力。

  • 吉林280mm全天区可转动光电阵测光精度评估研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-06-18 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 位于吉林天文观测基地的280mm全天区可转动光电阵是一台用于空间碎片巡天观测的设备,为了研究该设备光度测量性能,评估其测光精度,选择M67疏散星团这一测光定标区中的测光标准星进行观测。首先,在IRAF中对观测图像进行预处理,之后进行较差测光。接着,提取测光数据并将整晚观测数据进行最小二乘直线拟合,拟合结果给出了主消光系数及相应的系统转换系数,并得到仪器星等至标准星等的转换公式。最后,利用计算得到的均方根误差对该设备的测光精度进行大致的评估。计算结果表明在标准测光夜测量亮度亮于13.8等的星时,280mm全天区可转动光电阵的测光精度可达0.13星等。同时将观测图像与UCAC2星表匹对识别,利用背景恒星中的UCAC2标准星做外符精度的校验,结果与前者基本相同。本设备的测光精度基本满足空间碎片巡天观测的要求。

  • 天文镜面保护铝膜偏振特性测量方法

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-05-27 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:望远镜的仪器偏振效应主要由金属镜面的反射偏振效应引起,是当前高精度天文偏振测量主要面临的技术问题。为了能够消除仪器偏振对偏振测量精度的影响,在实验室对金属镀膜材料的偏振特性进行精确而全面测量研究就显得至关重要。本文针对保护铝膜提出一种偏振特性测量方法,该方法使用两种光电调制方式对保护铝膜的Mueller矩阵关键元素进行直接测量,并基于双层膜的结构模型,使用多入射角多波长下的测量数据在不依赖色散模型以及参数假设的情况下反演光学参数。本文方法的反演结果与传统方法得到的结果保持一致,同时本文方法能够对偏振特性进行更好的表征。

  • 光纤式IFU检测系统自动化功能的设计

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-05-27 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 对中国科学院云南天文台现有的光纤式IFU集成化检测系统进行改进,实现了该系统的可视化和自动化检测功能。根据检测流程,通过一键式操作完成光学元件自动切换、成像系统连续离焦控制、自动化数据采集及数据处理等,可一次性检测出光纤阵列排布精度、微透镜阵列排布精度、光纤焦比退化、光纤透过率等基本参数,增加了计算赝狭缝端每根光纤沿光轴方向排布精度的功能,并在实验室验证了自动化系统的性能。该系统实现全自动化后,可将原来需要数周的检测时间缩短至一天之内,极大地提高了工作效率,有利于促进国内光纤积分视场单元制作和测试工艺的发展。

  • 用CLEAN算法对嫦娥四号低频射电频谱仪信号进行干扰抑制

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-05-08 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:嫦娥四号低频射电频谱仪放置在月球背面,其天然观测条件得天独厚。然而,嫦娥四号平台存在约10-15W/(m2*Hz)级别的强干扰,并且干扰在每道时域数据中都存在明显的差异,这大大削弱了低频射电频谱仪的天文观测灵敏度。为此,本论文从两组信号的相关性出发,提出基于CLEAN算法,借助互相关功率谱、傅立叶级数展开等工具,把低频射电频谱仪A、B、C天线的时域观测数据切分为强相关的CLEAN模型信号和部分相关的残余信号两个部分。其中CLEAN模型信号主要由平台干扰信号和可能的低频强射电爆发组成;残余信号由接收机噪声、未扣除干净的平台干扰信号和常规的低频射电信号组成。将该方法应用到实际数据中,结果表明嫦娥四号低频射电频谱仪的未积分灵敏度可以提高约8个数量级,达到10-23W/(m2*Hz)水平。在此基础上,基于对平台干扰信号中确定性成分和宽带随机成分的分别处理,再借助低频射电爆发信号和平台干扰信号在功率谱上不同的表现,以及常规低频射电天文信号受月球自转调制等信息,将来科学分析工作的重点是进一步处理CLEAN模型信号和残余信号,以期发现低频强射电天文爆发信号,乃至对全天区进行粗略的成像。

  • 基于神经网络的准实时单站电离层TEC反演

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-04-29 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 使用全球导航卫星系统(GNSS)进行电离层总电子密度(TEC)反演时,单站相对于多站观测网是一种灵活简便的方法。基于人工神经网络,本文提出了一种准实时单站电离层TEC反演的方法。在这种方法中,上一个时段的硬件偏差被作为初值并随着观测值调整,同时电离层TEC也被准实时地反演。为了对这种方法进行详细的评估,通过位于中国的单站,四天磁静日的TEC被分别采用提出的方法与经典的最小二乘球谐函数法反演,其中硬件偏差和TEC的参考值通过附近的多站网得到。在另一个测试中,通过位于欧洲的单站,一次电离层暴事件及前后平静日的TEC也被分别通过上述方法反演。在磁静日,估计的硬件偏差在整体上相对于最小二乘球谐函数法更接近于参考值,反演的TEC也更接近于参考值。电离层暴时,两种方法反演的TEC也具有很好的一致性,神经网络法估计的硬件偏差与磁静日的硬件偏差更接近。结果表明,提出的神经网络法相比最小二乘球谐函数法具有较高的精度。

  • W波段宽带正交模耦合器设计

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-30 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:W波段接收机系统能有效接收多条射电天文观测重要分子谱线信息,对于天文观测和科学研究有重要意义。W波段正交模耦合器(Ortho-mode Transducer)作为接收机系统实现极化分离的关键器件,其性能对接收机整体性能有重要影响。本文介绍了一款基于Boifot结构的W波段宽带正交模耦合器,并介绍了OMT的工作原理和设计流程。仿真结果表明,在70-116GHz频带内,OMT相对带宽达到49.4%,回波损耗优于-18.7dB,交叉极化优于-55.8dB,端口隔离度优于-54dB。

  • 南极中山站全天信息采集系统

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-01-29 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 南极高原拥有独特的天文观测条件,为对南极中山站夜天文观测条件进行实测研究,中国科学院云南天文台特殊研制了一套具有耐低温、自动除雪除霜等适应南极气候性能的全自动全天信息采集系统。该系统可以提供实时的全天云量、天光背景和全天图像,并可将信息推送到网页实时显示。本文介绍了这套系统的研制,及为适应南极气候所进行的耐低温实验。后统计分析了中山站2016-2017两个年度的全天信息数据,初步得出中山站的可观测小时数、可观测夜数、天光背景及温湿度条件。

  • 基于双DKDP晶体原理的太阳大气实时偏振探测技术研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-01-15 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:磁场是太阳爆发活动的根本驱动力,高精度实时偏振测量是实现磁场测量的常用方法。然而常用的波片式测量方法需要进行多次测量,且存在机械旋转结构,易导致仪器抖动,降低测量精度;波片旋转或切入切出也会导致测量时间较长。目前,基于DKDP晶体和波片的太阳大气偏振测量周期较长,实时性不高,无法应用于快速变化的太阳活动磁场探测。基于以上背景,本论文提出了一种基于双DKDP晶体原理的太阳大气实时偏振探测技术,采用两片快轴方向不同的DKDP晶体,通过外加不同电压进行快速相位延迟变化,实现对入射太阳光的偏振调制,获取太阳大气偏振斯托克斯矢量。相较于传统旋转波片与DKDP晶体相结合的方法,本论文提出方法可将单次偏振调制速率从数秒提升到毫秒级,极大地提升了太阳磁场测量实时性。仿真分析结果表明:本文提出方法测量精度达到2×〖10〗^(-3),单波长点测量时间分辨率提升了20倍以上,可以实现对太阳磁场偏振信息的实时精确测量。