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： 2021-06-18 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 射电天文是通过接收和处理无线电波以此研究宇宙天体的一门学科，微波接收机则是射电天文观测的核心接收设备。结合中国科学院新疆天文台南山25米射电望远镜现有K波段制冷接收机及未来Q波段毫米波观测需求，本论文提出一种K波段常温接收机研制，该接收机射频工作频率22-24.2GHz，经混频最终输出3.95-6.15GHz的中频信号，主要用于在K波段开展强度校准方法实践及大气不透明度测量。最终采用冷热负载法测试K波段常温接收机噪声温度为402.2K（理论计算为410.6K），标准噪声源为166.3K也满足设计需求，结合斩波轮校准机械结构，该K波段接收机已经具备开展强度校准及大气不透明度测试功能，相关工作也可为南山25米射电望远镜未来Q波段毫米波观测做技术预研。
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。
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： 脉冲星搜寻是射电天文学领域的重要研究方向，随着大型射电望远镜的不断建设和发展，采集的数据呈指数级增长，如何及时从快速获取的海量数据中准确识别出脉冲星信号成为当前面临的巨大挑战。本文以LOFAR联合阵列巡天项目的观测数据为例，设计了针对单脉冲信号识别的10个特征变量，进一步研究了XGBoost结合包裹式特征选择法在单脉冲信号识别中的应用，并对比分析了GBDT、AdaBoost、随机森林和BP神经网络等模型对单脉冲信号识别的实验效果。实验结果表明，XGBoost结合包裹式特征选择法在单脉冲信号识别方面更具综合优势，其误分类率最低，同时分类结果的精确率、召回率与F1-score值都最高，平均高出其它模型1到2个百分点。从特征选择上来说，有九个特征被选为最优特征。本研究设计的特征变量和识别方法可为我国开展以FAST探测信号为主的脉冲星搜寻提供方法和技术参考。
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： 我们利用Lomb-Scargle periodogram方法和加权小波Z变换(Weight Wavelet Z-transform)方法分析了耀变体CGRaBS J0929+5013和 J2146-1525在15 GHz射电和伽马波段约12年的观测数据。分析结果表明耀变体CGRaBS J0929+5013和J2146-1525在射电波段可能存在准周期振荡信号。它们的准周期分别为1435天(3.93年)和1321天(3.62年)，且置信度均>3(99.7%)；而在伽马波段光变周期性较弱。基于超大质量双黑洞系统中的螺旋喷流模型估算了耀变体CGRaBS J0929+5013和J2146-1525的主黑洞质量的分别为4.3×109和2.7×109。为了探讨射电和伽马波段的光变起源，我们用离散相关函数分别计算了耀变体CGRaBS J0929+5013和J2146-1525射电与伽马波段之间的相关性，发现它们之间没有明显的相关性。这表明它们的辐射可能来自不同的区域。
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