分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-12-06 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 太阳射电爆发是太阳耀斑和日冕物质抛射等爆发过程的重要表现形式，是卫星通信和导航系统､地面电网系统､人类生活环境的潜在影响因素之一。对太阳射电爆发的监测与研究不仅可以预报空间天气，还可以作为太阳物理的研究工具。介绍了基于LabVIEW平台设计开发的双通道高速太阳射电频谱观测系统，针对太阳射电爆发具有随机性和持续时间短､变化快的特点实现对太阳射电爆发的监测。系统采用高速信号采集卡以1.5GS/s的速率进行信号采集，系统时间分辨率可达4 ms，频率分辨率达45.776 4 kHz。采集的信号经过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)功率谱分析处理后输出显示其频谱图和瀑布图，得到太阳射电爆发的频率､强度以及持续时间等信息。观测数据利用文件传输协议( File Transfer Protocol，FTP)上传至服务器，实现存储资源的优化，观测数据的共享。该系统集成度高，可以应用于分析澄江抚仙湖观测基地11m太阳射电望远镜输出的70~700 MHz 信号。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-11-24 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 30~300 MHz的甚高频(Very High Frequency，VHF)频段是重要的射电天文波段，该频段观测采用天线阵组阵方式。稀布阵列具有空间分辨率高､副瓣电平低以及造价低等优点， 进一步的天线阵综合加权可以对天线阵主瓣波束进行有效赋形，对最大旁瓣副瓣(Maximum Side Lobe)电平和远区栅瓣(Far Side Lobe)电平进行抑制，首先回顾了射电天文甚高频稀布阵列研究发展和现状， 以及将会遇到的难点，提出了首先优化最优稀布天线阵元排布，进一步提出融合高性能计算平台+FPGA SOPC的稀布甚高频射电天文阵列信号处理结构体系，在图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)或者云计算平台上完成对天线阵各阵元频点加权参数的计算，然后通过高速总线将计算参数下发到前端的信号处理板中，通过FPGA SOPC完成对加权参数的配发。进一步分析计算了多波束情况下的数据率，可以实现实时的参数配置。本文成果为下一步大规模甚高频天线阵架设提供了技术依据。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-11-24 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 基于盖亚( Gaia) 天体测量数据建立的盖亚天体参考系( Gaia Celestial Reference Frame，GCRF)与基于甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry，VLBI)建立的国际天球参考系(International Celestial Reference Frame，ICRF)具有一定的系统差异，需要对盖亚的数据进行外部的独立评估，以建立光学和射电参考架连接。国际上对参考架的连接普遍采用在光学和射电波段都有辐射的天体，在暗端(星等G15)使用类星体，在亮端( G13) 使用射电星。由于普通VLBI 观测申请批准的周期长，难度大，因此，我们尝试将一部分射电星的观测转向数量较多的测地观测，在测地观测中搭载相位参考模式来观测射电星。为了测试这种观测的可行性，我们在IVS(The International VLBI Service for Geodesy and Astrometry)和LBA(Large Baseline Array)的测地观测中搭载相位参考观测，选取Del Lib和HR 1099 作为实验的目标源。观测得到了这两颗射电星的VLBI图像､流量和单历元坐标，且坐标精度高于前人；同时结合前人的数据，对这两颗射电星进行了视差和自行拟合，结果与前人和盖亚的结果相符，且部分精度更高。验证了测地模式中搭载相位参考观测射电星的可行性， 为后续丰富射电星VLBI 天体测量样本，连接光学与射电参考架奠定了一定的基础。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-11-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 为完成对太阳射电爆发15 MHz~15 GHz 频谱的监测，云南天文台研发4套太阳射电频谱仪，频率覆盖范围依次为15~80 MHz，100~750 MHz，600~4 200 MHz和4~15 GHz，分别称为十米波､米波､分米波和厘米波太阳射电频谱仪。十米波段太阳射电频谱仪的谱分辨率和时间分辨率分别为7. 6 kHz和1 ms; 米波段和分米波段太阳射电频谱仪的谱分辨率和时间分辨率分别为9 . 5 kHz和10 ms; 厘米波段太阳射电频谱仪的谱分辨率和时间分辨率分别为76 kHz和10 ms; 每套设备包括天线系统､接收机和数字频谱仪。为实现超高谱分辨率，需要的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)点数最高达到262 144，在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)上，通过一个FFT IP 核(Intellectual Property Core)不能实现如此高点数的快速傅里叶变换运算。对于大点数的快速傅里叶变换，需要对数据行列分解后做并行处理，从而将其转化为两个小点数的快速傅里叶变换。通过对并行算法的研究，使用Matlab对该算法进行仿真，并应用在数字频谱仪上。数字频谱仪测试结果与仿真结果具备良好的一致性，表明该算法在数字频谱仪上的成功应用。主要介绍太阳射电频谱仪的组成和基于现场可编程门阵列实现超高谱分辨率的方法。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-10-23 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 我国1m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope，NVST)能够实现优于0.2的高分辨成像观测，但还不具备高分辨磁场的常规观测能力。很多磁结构和太阳活动都存在于较小的尺度，需要进行高分辨磁场测量。1m新真空太阳望远镜的台址具备优良的视宁度，若磁像仪具备快速调制能力，并配合高分辨统计重建技术，有望实现亚角秒分辨率的太阳磁场测量。1m新真空太阳望远镜测量磁场面临的主要问题包括折轴光路带来的时变偏振､望远镜姿态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等多种问题。针对太阳磁场高分辨观测的需求及1m新真空太阳望远镜面临的太阳磁场测量问题，详细分析了1m新真空太阳望远镜太阳光球磁场的测量需求，制定了磁像仪的基本参数，提出了偏振分析器需求，设计了光球磁场的高分辨观测方案。最后利用ZEMAX光学设计软件为磁像仪设计了光路，结果显示光学设计能够满足高分辨成像的需求。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-10-23 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 膜厚均匀性是制备高性能光学薄膜的一项重要指标。为进一步提高2.4m主镜反射膜膜厚均匀性，针对大口径望远镜镀膜设计了膜厚均匀性优化方案。基于真空热蒸发遵循的余弦分布律，结合ZZ3200型真空镀膜机的几何结构和望远镜镀膜的实际需求，编写膜厚计算程序，模拟膜厚理论分布情况，给出膜厚优化设计方法和优化结果。方法一:在蒸发源内侧合适的位置加入修正挡板，结果表明，挡板的曲率半径安装误差在3mm以内，膜厚均匀性峰谷(Peak to Valley，PV)值由不加挡板时的15%下降到4%，该方法具有一定的普适性，但是挡板安装位置要精确控制；方法二:结合反射主镜中间的圆孔结构，设计双圈蒸发源，结果表明，当内外圈蒸发源的中心距分别为10cm和130cm，且满足外圈蒸发源的数量为内圈的12 倍时，膜厚均匀性峰谷值为1.85%。该方法是针对中心具有圆孔镜面设计的，适用于大多数反射式天文望远镜镀膜。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-10-23 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 地基太阳望远镜磁像仪在进行偏振测量时会受到大气湍流的影响，导致测量结果不准确。通过同步探测波前像差，对太阳窄带偏振图像退卷积重建的方法可以克服窄带滤光器带来的偏振测量通道光子数水平较低等问题，将高分辨图像重建算法应用到太阳偏振图像的重建中。在重建过程中，波前估计不准确会导致重建的偏振图像受到I的串扰，与真实的偏振信号之间存在一定偏差。为了研究同步重建过程中波前复原精度对偏振图像重建精度的影响， 通过建立仿真模型，对不同视宁度和不同波前复原精度下I 对偏振信号的串扰进行了仿真。 结果表明，偏振图像的重建质量与波前复原精度正相关，在一定的条件下，增加用于图像重建的帧数和降低图像分辨率等方法也可以降低I 对偏振信号的串扰。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 射电天文望远镜是天文观测､深空探测等研究的关键设备，提高其灵敏度､降低系统噪声温度具有重要意义。然而，由于分配给射电天文的频段受限，且常与其他业务共用，射电天文望远镜容易受到强烈的射频干扰。这些干扰进入射频接收机后，在低温放大器内产生交互调干扰､放大器饱和等问题，抬高了噪声本底，降低了射电望远镜对微弱信号的探测灵敏度。利用滤波超表面技术可以对射电天文射频干扰进行有效的抑制，但需要控制引入的额外噪声。提出了一种降低滤波超表面在射电天文望远镜中引入噪声温度的方法，分别研究了滤波超表面的耗散性损耗和反射损耗与噪声温度的关系，通过对不匹配反射波朝向的约束实现了噪声温度的最小化。应用本文提出的方法，可以使系统噪声温度降低35.4%。若将滤波超表面设置在致冷室内，可以实现仅0.11K的额外噪声温度。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-03-13 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 本文给出了在连续式旋转波片调制模式下的傅里叶分析的推导过程和解调公式,并利用理论偏振轮廓对公式的准确性进行了验证。分别采用了傅里叶分析和解调矩阵两种解调方法定量模拟了在连续式调制模式下波片的初始方位角误差、旋转定位误差以及探测器曝光过程中时间差占比三个因素对测量精度的影响。主要结论是：(1)简单的傅里叶分析不再适用于连续式调制的结果解调。文中给出的新傅里叶分析方法与解调矩阵方法在进行误差分析时，可以得到基本一致的结果。(2)考虑初始方位角误差引起的影响，我们发现对于线偏振信号来说，采用傅里叶分析和解调矩阵可得到非常一致的结果，而对于圆偏振来说，基于解调矩阵的方法得到的结果误差相对较小。但是两种解调方法都反映出初始方位角误差对圆偏振和线偏振产生的影响是一致，且相对误差的大小与偏振信号本身的强弱有关。初始方位角的误差要求在十几角秒量级才能满足结果的相对误差在10-3量级以下。(3)考虑旋转定位误差引起的影响时，我们发现采用傅里叶分析和解调矩阵得到的结果非常接近。两者同时都显示出旋转定位误差对线偏振信号造成的影响更为明显，且相对误差的大小也与信号的强弱有关。当波片的重复定位精度在10''左右时，对10-2量级的弱偏振信号来说，测量误差也能在10-3的量级左右。从这一点上，我们发现连续式调制模式对波片旋转的定位精度要求要明显高于步进式调制模式。(4)两种解调方法的结果均显示，在连续式调制模式下，波片的调制周期与探测器曝光时长的时间差(∆)会造成线偏振信号之间的串扰，即时间差占比(∆/T)对线偏振信号造成的影响比对圆偏振信号的影响更为明显。当∆/T小于1%时，线偏振信号相对误差达到10-3量级。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-01-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 射电天文在HF-VHF频段采用天线组阵的方式进行观测，根据平方公里阵（Square Kilometre Array, SKA）的要求，每个阵列单元天线的增益、结构一致性、稳定性、阻抗变化趋势和极化纯度等方面需要达到较高指标，才能满足太阳、木星、再电离纪元等多种测量在极化测量、天线跟踪稳定性以及接收机宽带匹配等方面的需求。根据SKA requirement 2165：极化纯度（polarization purity）213538 和每极化方向灵敏度（sensitivity per polarization）281415提出的性能需求,以及在总结原有设计的经验后，针对10-90MHz频段，设计了一种适用于HF-VHF的新型倒V型栅板偶极子天线，具有重量轻，风阻小等优点，在10-90MHz的超宽频段内阻抗变化缓慢、极化纯度良好。其中，在阻抗变化方面，天线的阻抗实部从0.8到631.132变化，优于低频射电阵列（Low Frequency Array, LOFAR）的低频阵列天线，降低了接收机匹配难度和噪声；极化纯度方面，天线整体轴比小于0.41dB，对于太阳射电爆发等强极化信号具有良好的极化隔离度。
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。
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： 远程天文台具有观测效率高、运行成本低等优点，因此远程观测应用越来越广泛。5G网络技术的发展为利用手机等移动终端实现远程观测提供了可能，物联网和社交网络技术的进步也为其提供了数据传输、数据共享以及人性化操作的新途径。为实现云南天文台14英寸望远镜的远程观测和验证基于物联网和社交网络的远程天文台技术，自行设计研发了一套远程天文台控制软件，以微信聊天模式收发控制命令，以微信图片格式传输观测图像，以微信群组方式控制用户权限，实现了手机等移动终端基于微信的远程观测功能，为远程天文台控制软件设计及社交网络在天文观测中的应用提供了可借鉴的经验和方法。
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。
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。
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。
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。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-04-14 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 本文使用快速鲁棒性主成分分析(Fast RPCA，Fast Robust Principal Component Analysis)方法对日冕序列图像中的日冕喷流活动进行检测。检测的基本思路是利用Fast RPCA方法中低秩和稀疏分解的思想与日冕序列图像中有着变化尺度稍小且占比较大的随机变化背景成分、变化尺度较大且占比较小的日冕喷流的特点相结合，以此来实现随机复杂多变的动态背景和稀疏运动目标之间的分离，从而检测出作为前景变化的日冕喷流。采用太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory，SDO)卫星上大气成像组件(Atmospheric Imaging Assembly，AIA) 观测设备的两组不同时间段、不同波段、不同观测位置的日冕序列图像作为研究对象。研究内容主要包括日冕序列图像的预处理、日冕喷流检测、Fast RPCA方法与帧间差分法的检测结果对比分析。实验结果表明，与帧间差分法相比，Fast RPCA方法能够检测出强度较弱的日冕喷流且提高了日冕喷流检测的准确度。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-08-14 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 随着天文技术的不断发展，远程观测和自主观测逐渐成为天文观测的主流趋势，自动调焦技术也越来越受到重视。电动调焦器是天文望远镜不可或缺的附属设备，是实现自动调焦的关键设备。为实现云南天文台丽江天文观测站10英寸米德望远镜的自动调焦，自行研发了一套天文电动调焦器，设计相关控制电路，制定串口通信协议，并编写了一套开源ASCOM驱动程序SS Focuser。本文详细介绍了该电动调焦器的结构原理和实现方法，实测结果表明具有很好的稳定性，完全满足设计要求，为天文电动调焦器设计提供了可借鉴的经验和方法。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-04-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 分子谱线可以在射电频谱上显现，但是采用离散数字功率谱分析算法会引入离散误差，难以获得分子谱线准确的频谱信息。针对射电频谱上离散数字功率谱分析中带来的频率偏移问题进行比值校正法研究和处理。该方法是频谱矫正方法的一种，特点在于算法简单，方便快捷。利用射频信号相同、分辨率不同和不同射频信号、不同分辨率情况下，归一化频率偏移量的变化确定该方法的校正效果，最终实现了射频为80.0MHz，141.8MHz和270.8MHz的频谱校正，提高了相应的频谱分辨率可达7.5Hz/channel。通过实验结果对比，确定了测试系统的最佳频率分辨率为50Hz/Channel或200Hz/channel。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-07-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 经过十余年的不断建设和发展，中国虚拟天文台（China-VO）已成为支撑天文学观测、研究、教学的重要技术和资源平台。随着多信使天文学和时域天文学时代的到来，虚拟天文台也需要升级自身的核心能力，以给天文工作者提供更精准的服务和技术支撑。为此，中国虚拟天文台团队结合天文学的发展方向和信息技术发展趋势梳理了一份核心技术需求清单，并以问卷的形式针对领域内专家和用户开展了调研。通过对调研结果的统计和分析，中国虚拟天文台明确了未来一段时期的主要努力方向和目标，计划采用平台化的开发模式，并开放第三方开发接口，以吸引更多感兴趣的开发者基于虚拟天文台资源做出实用的工具，更好地实现资源与技术向服务的快速转换。
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