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 >> 星系和宇宙学 提交时间： 2023-02-21
Qiuhan He
Ran Li
Carlos S. Frenk
James Nightingale
Shaun Cole
Nicola C. Amorisco
Richard Massey
Andrew Robertson
Amy Etherington
Aristeidis Amvrosiadis
Xiaoyue Cao
摘要：We rederive the number density of intervening line-of-sight haloes relative to lens subhaloes in galaxy-galaxy strong lensing observations, where these perturbers can generate detectable image fluctuations. Previous studies have calculated the detection limit of a line-of-sight small-mass dark halo by comparing the lensing deflection angles it would cause, to those caused by a subhalo within the lens. However, this overly simplifies the difference in observational consequences between a subhalo and a line-of-sight halo. Furthermore, it does not take into account degeneracies between an extra subhalo and the uncertain properties of the main lens. More in keeping with analyses of real-world observations, we regard a line-of-sight halo as detectable only if adding it to a smooth model generates a statistically significant improvement in the reconstructed image. We find that the number density of detectable line-of-sight perturbers has been overestimated by as much as a factor of two in the previous literature. For typical lensing geometries and configurations, very deep imaging is sensitive to twice as many line-of-sight perturbers as subhaloes, but moderate depth imaging is sensitive to only slightly more line-of-sight perturbers than subhaloes.
分类： 天文学 >> 星系和宇宙学 提交时间： 2023-02-21
摘要：Interstellar (ISM) and circumgalactic medium (CGM) around galaxies are linked to several physical processes that drive galaxy evolution. For example, the X-ray emission from the CGM gas around ellipticals has been linked to the AGN feedback occurring in the host. Upcoming telescopes such as HUBS, with ~ 1 eV resolution, can provide us with deep insights about the hot gas properties of such galaxies thus constrain these processes. In this project, we discuss X-ray emission of the ISM and CGM of elliptical galaxies simulated using MACER code. We generate X-ray emission data from the MACER simulations with various feedback models and produce mock observations for an instrument with high spectral resolution, which is a necessary step of selecting sources for the future observations with planned mission such as HUBS. More importantly, we establish connections between the physics of AGN and stellar feedback with the emission spectra from the ISM and CGM to investigate the possibility of using observations to constrain feedback models. We fit the X-ray spectra from these simulations with standard fitting procedures and compare the retrieved physical properties with their counterparts from the simulations to understand whether the future high-resolution observations can reliably reveal the properties of the gas in the galaxies.
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-01-18 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要：随着天文观测技术的飞速发展，天文数据处理软件日趋复杂，天文数据处理环境的部署与管理日渐繁琐。利用容器技术将脉冲星数据处理环境封装成容器镜像并建立私有镜像库，科研人员可以根据数据处理需求选择镜像，实现数据处理环境的快速部署。利用实体计算机、虚拟机和容器中对脉冲星基带数据进行相干消色散处理，对比不同平台的资源利用率与数据处理效率。实验结果表明，容器的性能与实体计算机相近；在多任务并发的数据处理测试中，容器的资源分配更加合理，相较虚拟机可以提高计算资源利用效率。在新疆天文台脉冲星数据处理服务器上实现了基于容器的数据处理架构部署，设计并开发了容器管理图形用户界面，通过优化多用户登录、身份验证、数据卷挂载管理等功能，提高利用容器技术进行天文数据处理的效率。
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：该设计的目的是实现氢原子钟的数字温度控制。基于温度检测和控制的基本原理设计一套有两级控温（包括氢钟内炉和外炉）的恒温控制系统，温度控制系统主要由电桥电路、模数转换电路、温度计算和比例积分微分（Proportional-Integral-Derivative，PID）控制系统，脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM）输出电路、加热丝组成。在环境温度21℃到25℃时，实现了数字温控系统0.002℃的温度稳定度，证明了数字电路对氢钟控温的可行性。
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：中国古代天象记录是世界上独一无二的天文观测数据宝库，具有十分重要的科学价值。近年来，随着天文观测与理论的快速发展，对历史超新星、太阳活动周期等问题的研究有了许多新的进展。但古代天象记录的整理工作还停留在上世纪八十年代末的水平，在信息利用方面存在检索不便、文献不全、缺乏相应分析等问题，已难以满足天文研究工作的需要。基于面向文档数据库、全文检索、语法分析、Web等技术，设计开发了中国古代天象记录数据库，实现了对古代天象记录中各类科学和文史信息的数字化存储与检索。这一基础平台的建设和研发为中国古代天象记录更好地为全世界天文学家服务，促进对古代天象记录的校勘、证认、利用等多学科交叉研究打下了基础。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-11-22 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要：守时型原子钟主要包括氢原子钟和铯原子钟，为进一步探究不同类型守时原子钟计算时间尺度相关性能，本文开展全氢钟及氢铯联合时间尺度研究，文章首先依据国际权度局BIPM发布的d公报将氢原子钟进行分类，针对分类结果分别运用原子时尺度理论方法计算全氢钟时间尺度，并给出分析结果。随后计算全铯钟时间尺度，并分析探究两种不同的氢铯联合钟组时间尺度。结果表明，基于频率漂移量较小的氢钟组形成的时间尺度波动范围小，且稳定度优于频率漂移量较大的氢钟组形成的时间尺度。氢铯联合形成的时间尺度稳定度优于全铯钟时间尺度，不同的氢铯联合钟组计算得到的时间尺度结果相近。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-11-22 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要：针对多通道数字相机因信号串扰导致的输出图像重叠问题，基于自行研制的四通道CCD数字相机系统数据，对串扰系数进行了追踪测试，发现串扰系数与输入信号强度和系统读出速度有特定的规律。对于这类系统噪声类串扰，提出了一种基于定标和图像处理的串扰图像修正方法。该方法通过定标建立串扰比例系数与像素DN（Digital Number, DN）数的关系，再由串扰通道反推被串扰通道的干扰量，通过还原算法进行系统差修正，最终消除串扰。测试结果表明，经过该方法修正后的图像，串扰程度可降至基底白噪声量级，图像质量得到大幅改善。该方法对成像系统中因硬件工艺缺陷造成的固定图案噪声的消除有显著效果，对系统噪声类干扰也有抑制作用，在实际应用中可作为一般成像系统优化图像质量的补充。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-11-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要：半接双星对于研究相互作用双星的形成和演化有着重要意义。随着大规模时域巡天时代的到来，预计将发现大量此类天体。针对海量的时域观测数据，需要一种快捷的建模工具对半接双星开展自动化光变曲线分析。基于神经网络构建了半接双星快速测光解轨模型。该模型根据光变曲线和已知的主星温度对半接双星的轨道进行建模，获得其轨道倾角、相对半径、质量比和温度比等4个基本参数。结果表明，半接双星神经网络解轨模型能够快速地对一条光变曲线建模。在测光误差小于光变曲线振幅1%时，模型对于轨道倾角接近90°、温度比约为0.6、光变振幅为1.84mag的半接双星的轨道倾角、相对半径、质量比和温度比的测量误差分别为1.251、0.004、0.008和0.003。另外，模型应用在Kepler实测光变曲线的结果表明，模型能够较为准确地对脉动食双星的光变曲线进行建模（拟合度可达0.9以上）。此外，该模型作为一个通用工具可以迁移到不同测光巡天项目上。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-11-01 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要：时间频率数据资源是国家重要的信息资源，时间频率数据平台设计依托国家授时中心运行产生的时频数据、国际权度局（Bureau International des Poids et Mesures ，BIPM）、国际地球自转服务机构（International Earth Rotation and Reference Systems Service ，IERS）公布的时间频率相关数据等实现。该数据平台可为守时技术研究提供丰富的数据资源支撑，首先介绍时间频率数据平台的建设情况，随后利用数据平台汇交的本地守时系统比对、远距离链路比对数据开展守时技术研究，包括原子钟状态评估，主要分析原子钟异常跳变情况，研究跳变数据处理方法，针对不同类型守时钟，分析对比波动情况、稳定度等原子钟性能指标，此外基于ARIMA模型开展钟差预报研究。以上研究结果可为守时系统连续可靠运行提供重要参考。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-10-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要：为降低氢脉泽由C场不均匀导致的跃迁频率相对变化率，提出了三段螺线管和四组线圈两种C场组件设计。利用轴线上磁场的高阶展式计算了L=0.05-0.5的三段螺线管构造匀强磁场时的安匝比以及螺线管间距，并选择L=0.2-0.45的三段螺线管进行了磁场的有限元分析，给出了不同宽度的三段螺线管磁场非均匀度分布。其中L=0.45的三段螺线管在储存泡区域的最大非均匀度为0.105%，相应的跃迁频率相对变化率为1.02×10-13 。采用相同的方法计算了四组线圈以及五组线圈构造匀强磁场时线圈间的安匝比和间距，并对线圈内的磁场进行了有限元仿真，给出了非均匀度分布，四组线圈式C场筒内磁场在储存泡区域的非均匀度最大值为0.066%，相应的跃迁频率相对变化率为6.42×10-14
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： 2022-06-28 合作期刊: 《天文研究与技术》
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。
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》
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。
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》
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。
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》
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。
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》
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。
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》
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。
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》
甚长基线干涉测量（VLBI）通过相位校准（PCAL）信号来校准链路时延。但现有系统的PCAL信号只能获取链路时延的相对变化。而面对UT1精准测量、台站钟差补偿、维护诊断和提升未来深空探测精度等需求，天线链路的绝对时延定标至关重要。在天线链路中，由于存在变频器等器件，绝对时延测量较为困难。本文利用梳状谱相位随频率线性变化的特点，提出了一种不需要参考变频器，采用PCAL信号定标绝对链路群时延的方法。同时，本文设计了一款用于台站快速诊断和绝对时延定标的轻量级PCAL提取软件，该软件目前已在实际调试工作中应用。
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。
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