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: 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。
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: 射电天文中,频谱仪作为接收机后端的频谱分析设备,由于实时性和噪声低等严格要求与商业通用频谱仪有很大区别。射电天文频谱仪经过几代发展,已经发展为以模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和现场可编程阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)等芯片为基础的实时数字频谱仪。实时数字频谱仪具有宽的带宽,高的频率分辨率,高的动态范围,长时间的稳定性等方面的优势,更重要的是,具有体积小,环境要求宽松等特点。德令哈13.7米望远镜接收机后端有18路实时数字快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)频谱仪。介绍13.7米望远镜的实时数字FFT频谱仪的性能和维护。
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: 瞬时射频干扰(RFI)信号是最难以识别并消除的一类干扰。针对射电天文观测过程中遇到瞬时RFI问题,本文提出了一种基于RFI信号峰值的特征提取方法,利用该方法生成了RFI信号的特征模板,并基于动态时间规整(DTW)算法和打分策略设计了特征识别算法,实现了RFI信号识别以及分类功能。利用ARRL官网提供的RFI数据完成了特征模板的交叉验证对比,测试结果显示RFI特征模板与同类别RFI相似度高,表明该算法能够对RFI进行识别和分类,该算法为瞬时RFI的特征提取以及识别提供了一种新思路。
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。
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。
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: 射电天文接收机中频系统是接收机的重要组成部分,接收机的L、S、C、K波段的左圆极化和右圆极化信号在高频仓通过下变频成为中频信号。中频信号通过同轴电缆传送到观测室。观测室距离射电望远镜高频仓较远,因此线损较大,且不同频率的信号损耗不同,频率越高损耗越大,导致中频信号功率较小且增益平坦度随频率增加而降低。设计了四通道均衡放大模块,提高中频信号增益并补偿增益平坦度。该模块的均衡器采用了集总元件和微带线相结合的方式,具有结构紧凑、易于集成、成本低的优点。测试结果表明,在6倍频带宽内,均衡量≥8dB,均衡后功率平坦度≤3.5dBm,回波损耗≤-15dB,满足了射电天文中频检测系统的要求。
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: 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: 2021-03-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 针对超宽带及多波束接收系统海量天文信号实时高效传输与处理问题,对基于FPGA+GPU的主流终端设备软件系统进行了测试分析,超宽带接收设备要求终端系统软件能够在更宽带宽,更高时间、频率分辨率条件下,实现实时数据流传输与处理。结合大口径射电观测设备未来发展方向提出了利用高速并行环形缓冲区实现数据流缓存、基于GPU集群实现数据流实时处理、基于BeeGFS实现分布式并行数据存储,模块化构建射电天文信号传输管道软件的设计思路。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-12-21 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 射电脉冲信号在传输过程中受到星际介质的影响会导致轮廓展宽和变形,在研究过程中需要对信号进行消色散处理。本文设计并实现了基于零拷贝的脉冲星数据GPU相干消色散算法,采用设备内存映射以消除主机到设备的拷贝开销,利用CUDA的cuFFT库进行多BATCH傅里叶变换以提高DFT效率,同时采用多线程实现了传递函数的加速计算。实验结果表明,与传统CPU及GPU算法相比,本文提出的算法在大数据量时表现良好。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-11-12 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 新疆天文台南山基地26米望远镜的接收机使用氦气压缩机制冷,压缩机需要定期维护,氦气管在使用过程中会因为磨损而漏气,压缩机的运行状况影响到26米望远镜的正常观测。针对压缩机压力监控的实际需求,设计开发了一套压缩机压力监控系统,可以实现压缩机压力的记录、实时监控、实时报警、通过邮件发送报警信息及压缩机压力日报表、查询压缩机的历史工作记录、处理压缩机报警信息等功能。介绍了软件系统的框架、软件流程、数据处理原理、实现思想、模块功能、软件界面。系统具有报警迅速、查询功能强大、界面简洁友好、扩展性强等优点,能够满足当前及未来应用的需求。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-05-12 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 噪声注入定标方法作为厘米波段一种常规强度校准方式而被广泛使用。通过组建K波段常温接收机及其定标平台,在室内20℃下使用传统冷热负载法标定接收机噪声温度及噪声源温度,之后在室外-7℃中使用同样方法再次标定上述参数,并利用室内标定的噪声源去进一步标定室外环境中接收机的噪声温度。测试结果表明,在环境温度变化约27度时,接收机噪声温度定标差异约为50.5%,标准噪声源定标差异约为41%。故此得知,如若将噪声注入法应用于常温接收机定标中,首先需考虑对接收机进行恒温处理,另外可采取对注入的标准噪声源进行温度补偿,使其可以更加精确的应用于二次定标当中,这也是本论文下一步计划开展的工作。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-04-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 空间VLBI是未来重要的发展方向,但其观测系统和轨道等不稳定因素会导致VLBI相关处理机所需的预报时延模型与实际时延相差较大,在这种情况下很难获得干涉条纹。本文提出了基于多重网格的射电源条纹搜索算法,可以在不使用时延模型的情况下,使相关处理机在较大范围内从原始数据中自动完成搜索干涉条纹。利用滑动窗口技术提高搜索范围,多重网格技术提高搜索效率。实测数据表明,该算法在能够不依赖先验预报时延模型的情况下成功获得VLBI射电源干涉条纹。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-11-13 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 空间VLBI由于基线更长,在相同观测频率下,可获得比地基VLBI更高的分辨率。我国正在推进空间VLBI科学与技术研究。俄罗斯RadioAstron空间VLBI项目于2018年结束,其成功经验可资借鉴。该项目采用不同于常规地面VLBI的专用数据格式RDF(RadioAstron Data Format)记录观测数据,利用配备的星载或地面上行氢原子频标提供频率基准,数据经采集量化后传输至地面站,打上时标并记录于硬盘。为处理RadioAstron数据,本文分析了RDF格式,完成了RDF数据解码及VLBI相关处理,然后对比分析了Mark5B、VDIF等地面VLBI通用数据格式和RDF格式的特点。这些工作将为我国未来空间VLBI数据格式设计与处理积累经验。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-07-09 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 射电天文中,射频干扰问题多样而复杂,面对不同的射频干扰问题,针对不同的干扰机制,采用针对性的方法。从器件阶段消减射频干扰,可以预防射频干扰进入望远镜内部。介绍了德令哈毫米波望远镜9波束边带分离型超导接收机, 1个本振链路系统分配18路本振信号方案,针对本振链路中信号发生器的谐波信号引起的中频窄带干扰,设计了注入模拟谐波信号的测试方案,确认了干扰产生机制并得出了谐波信号频率与干扰信号的频率和功率的对应关系,分析并验证了谐波干扰传输路径。为了消减谐波干扰,利用YIG滤波器的可变频段的带通特性,在本振链路上滤除谐波信号,防止谐波信号耦合到接收机系统,完成了谐波干扰的消减。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-12-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 新疆天文台望远镜所产生的观测数据通过数据专线传输到台本部数据中心进行长期存储。采用rsync进行数据传输,过程中没有详细的日志记录信息,无法对传输情况进行统计分析。本文通过调研新疆天文台数据传输需求,设计并开发了新疆天文台观测数据传输日志系统。系统以新疆天文台南山站、奇台站的数据存储服务器和台本部长期存储为基础,设计了日志系统的整体架构,实现了数据传输过程的日志记录。系统基于shell多线程技术、qt框架开发了后台服务程序及日志系统软件界面,实现了日志分析、统计备份与数据传输可视化页面。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-12-14 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 新疆天文台南山基地 26 米望远镜 L 波段接收机使用线偏振馈源接收电磁波信号 用于脉冲星观测。分子谱线观测和 VLBI 国际联测需要圆偏振信号,因此希望此接收机还能 够观测圆偏振信号。论述了将线偏振电磁波转换为圆偏振电磁波的方案,研究了 90°电桥在 偏振转换中的作用,介绍了偏振转换的调试方法。在圆偏振模块中使用 90°电桥完成了线偏 振信号到圆偏振信号的转换,两路圆偏振信号的隔离度达到了课题要求,满足圆偏振观测的 需求。这种线偏振信号到圆偏振信号的转换方式不影响接收机的系统温度。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-11-01 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 新疆天文台望远镜所产生的观测数据通过数据专线传输到台本部数据中心进行长期存储。采用rsync进行数据传输,过程中没有详细的日志记录信息,无法对传输情况进行统计分析。本文通过调研新疆天文台数据传输需求,设计并开发了新疆天文台观测数据传输日志系统。系统以新疆天文台南山站、奇台站的数据存储服务器和台本部长期存储为基础,设计了日志系统的整体架构,实现了数据传输过程的日志记录。系统基于shell多线程技术、qt框架开发了后台服务程序及日志系统软件界面,实现了日志分析、统计备份与数据传输可视化页面。
分类: 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间: 2018-06-21 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 新疆天文台南山26m射电望远镜(简称NSRT)经过多年观测积累了大量的科学数据。针对NSRT天文观测数据的在线存储与备份问题,建设了远程、异地、容灾备份系统,在新疆天文台本部及南山观测站分别建设了可独立运行的存储系统,实现了两套存储系统间的远程、异地数据实时容灾备份。以基于对象的存储技术Lustre为基础实现了存储系统,并对存储的读写性能进行了详细测试。建设的容灾备份系统有效解决了新疆天文台观测数据及次生数据的在线存储与数据安全问题。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-05-15 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 新疆天文台Taurus高性能计算系统由1个登陆节点、16个计算节点、2个I/O节点、100TB高速存储组成。其CPU理论双精浮点计算能力6.7584Tflops,通过Linpack测试实际峰值为6.289Tflops,可提供计算能力为理论值的93.06%;GPU理论计算能力18.72 Tflops,实际测试计算峰值为14.882Tflops,计算效率为理论能力的79.5%。系统计算与存储节点均采用56Gb Infiniband交换互连,通过IOZone测试存储系统,单节点写可达460MB/s,多节点写可达800MB/s。系统已在多相滤波及消干扰GPU算法加速、蒙特卡罗模拟等领域得到了应用。