分类： 天文学 提交时间： 2025-07-02 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 自动化天文数据处理流水线的高效运行依赖于精准的定标参考数据推荐机制。因此，完 善的定标参考数据系统应运而生。系统地回顾了国际主流望远镜采用的定标参考数据推荐方法， 并深入分析了各方法的优缺点。重点介绍了一种基于文本规则的新型推荐策略和配套的定标参 考数据系统，以及其在自动化数据处理中的灵活性和高效性。此外，详细阐述了该系统在中国空 间站工程巡天空间望远镜（CSST）科学数据处理中的关键作用和潜在应用价值，并展望了其未 来的发展前景。该研究为天文数据处理中定标参考数据的推荐提供了新的思路和方法，具有重要 的理论和实践意义。
分类： 天文学 提交时间： 2025-04-02 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 电离层效应的高精度校准不仅是宇宙再电离时代信号探测的关键，也是所有低频 (通常小 于 300 MHz) 射电干涉阵观测面临的关键问题。为了提高成像动态范围，最终实现望远镜的科学 目标，有必要对电离层的特性、在射电干涉阵成像中的影响以及校准方法进行研究。首先从射电 干涉阵成像原理上分析了电离层对基线引起的相位误差、以及由此引起的源位置偏移，在此基础 上进一步系统地阐述了现有电离层监测数据、预测模型以及当前在射电干涉阵领域的电离层仿 真方法和校准技术。对电离层效应的全面综述与深入分析，将为低频射电干涉阵成像领域的数据 仿真、校准提供基础支撑。
分类： 天文学 提交时间： 2024-12-31 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 随着天文学研究的不断深入，国际天文大装置的建设与运行日益成为推动科学进步的重要因素。综述了国际天文大装置科学区域中心的建设现状与运行机制，探讨了其在数据管理、科研合作和用户支持等方面的作用。首先介绍了科学区域中心的定义及其在天文研究中的重要性，接着分析了多个典型区域中心的天文大装置，包括低频阵列望远镜(Low-Frequency Array,LOFAR) 和阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) 等，强调了基础设施、技术投资和管理架构对其成功的影响。在此基础上， 进一步讨论了当前面临的挑战，如资源分配、数据共享与合作机制，并展望了未来的 发展方向与趋势，对未来天文大装置科学区域中心的建设和运维有参考与借鉴价值。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-10-18 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： deepCR宇宙线识别方法是哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope，HST)剔除宇宙线的有效方法，但这一方法是否可以满足中国空间站望远镜(China Space Station Telescope，CSST)的要求，始终缺乏科学的定量分析。采用哈勃望远镜的真实观测数据，对deepCR宇宙线识别方法进行了深入分析，对其稳定性和可用性进行了实测研究。 结果表明，deepCR 在天空背景区域识别宇宙线的灵敏度较高，但越靠近星像中心，deepCR识别宇宙线的灵敏度越低。分析了宇宙线密度和测光精度的关系，发现当宇宙线密度达到9%时，几乎100%的星受到宇宙线的污染；当宇宙线密度达到14%时，对于不同轮廓面积的星，存在20%~50%的异常测光结果。实验结果表明，deepCR宇宙线识别模型稳定性相对较好，一次建模后可以在较长时间内应用。但在高精度测光等应用场景仍面临着一系列问题，需要有针对性的解决方案。
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： 随着巡天观测计划的进行，传统数据库技术无法满足海量天文数据的存储以及检索性能的需求。本文针对海量天文数据存储以及锥形检索时的高并发、高性能问题，采用数据库中间件技术，当海量数据到达传统数据库存储的阈值时，能够通过中间件技术以分库分表的形式存储到数据库集群中，充分整合关系性数据库和分布式技术的优点。在本文中，利用MySQL数据库集成DIF插件，在分布式数据库中建立伪球面索引，能够满足海量天文数据中锥形索引需求。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-09-23 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 天线增益是用来衡量天线在指定方向接收和发射信号能力的参数。随着平方公里阵列（Square Kilometre Array，SKA）建设的日趋临近，基于Python语言的射电天文仿真、校准以及成像软件库(Radio Astronomy Simulation, Calibration and Imaging Library ，RASCIL)正在开发完善中，天线增益校准算法的高性能实现是其中重要的组成部分。本文基于RASCIL antsol天线增益校准算法开发工作，首先讨论了antsol算法的基本原理，随后分析说明了基于纯Python的实现过程，在此基础上进一步讨论了Python语言中算法的优化方法。结果表明，通过底层优化后的antsol算法实现可以达到非常高的性能。经过优化的算法将运用到SKA的增益数据校准实验中，本文所介绍的优化方法对其它天文软件的开发有一定的参考价值。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-07-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 双星星族光谱拟合的实质是在双星星族理论光谱库对应的参数空间进行搜索，通过最小二乘法找到与被拟合观测光谱最相近的理论光谱。快速、准确的拟合是有效利用星族合成方法处理海量星系光谱的难点和关键。为了提高双星星族光谱拟合的速度，针对双星星族光谱拟合计算量巨大、拟合效率不高等问题，本文在双星星族光谱拟合的优化模型基础上，采用策略改进的遗传算法对模型进行求解，并与BS2fit算法和传统遗传算法进行比较。实验表明，通过改进策略的遗传算法对双星星族光谱拟合的速度平均可提高43.5%，一定程度上推动了演化星族合成方法在天文研究中的应用。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-06-09 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 环境信息是大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST，即郭守敬望远镜）运行状态的一部分，用于辅助望远镜的日常维护、观测以及后期数据处理。环境信息来源于多个子系统，而子系统的数据存储由不同单位设计，使得数据存储环境复杂，不利于统一检索。基于异步协程，我们提出了一种异构环境信息检索的方法。该方法利用数据库代理对象工厂整合多个数据库及检索字段信息，通过客户端和Web浏览器提供远程服务，以自定义检索命令的方式实现对异构数据库的检索。本方法充分考虑了后期升级的需求，保留多种数据库和应用接口，便于更多数据库和应用的接入。目前基于该方法开发的检索系统已部署于LAMOST运行环境，在实际运行中简化了运行环境检索操作，提高了工作效率和数据获取的精准度，提升了维护和观测效率。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-12-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： SKA 科学数据处理产生的数据超出了所有已存在的分布式处理系统的处理能力，如何实现一个分布式执行框架是当前科学数据处理的一个重要研究内容。Spark 是非常成熟的一个商业框架，在互联网应用中被广泛应用，本文根据SKA项目进展要求，重点研究了如何将算法参考库(ARL)中的部分管线移植到Spark上执行。本文对部分实现过程进行了分析讨论，给出了相应的任务流程实现。最终结果表明，移植后代码生成结果符合预期，Spark能够满足部分数据分布式数据的要求，但迫切需要解决自身存在的一系列问题。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-09-18 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 测量集（MeasurementSet，MS）文件是成为射电天文领域的重要存储文件格式，并逐渐成为射电天文数据存储、分析与共享的标准格式，得到越来越多的天文数据处理软件如CASA、WSCLEAN等的支持，在ALMA、LOFAR等诸多射电望远镜系统中应用。但长期以来，MS格式在国内应用较少，技术规范文档非常缺乏。本文结合SKA工程桥接阶段相关工作需要，对MS格式的基本概念、目录结构和字段设计进行了介绍，在此基础上讨论了利用python-casacore调用底层casacore生成MS文件的方法,并将此功能封装到当前SKA的算法参考库（Algorithm Reference Library, ARL）。文中给出了利用ARL仿真观测生成MS文件的实例，并通过CASA软件对生成的MS文件成像，经过结果比对，验证了MS文件的正确性。本文的工作为SKA后续的成像实验、观测模拟和文件存储都提供了关键的保障，在满足SKA工程桥接阶段工作需要的同时，也为国内外射电天文数据处理工作提供了参考。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-05-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 望远镜的观测日志在观测用户进行数据处理以及台站对观测数据进行存储、归档和发布的时候都非常重要，观测日志往往能提供很多观测信息以供用户判断观测数据的质量。在实际观测过程中，观测日志是通过观测助手或观测用户手工记录的，存在信息不全、笔误等多种可能，且纸质的日志也不利于后期观测数据的归档和发布。本文针对丽江2.4米望远镜YFOSC的观测数据，设计研发了一套自动记录观测日志的辅助系统，该系统可以自动记录观测数据的日志信息，并提供了修改错误信息的功能；系统中以观测用户的观测时间申请书编号为唯一代码对观测数据进行管理，从而实现了根据不同观测用户进行观测数据打包的功能。在保护观测数据权限的同时，降低了笔误带来的影响，提高了观测日志的准确性，最终提高观测效率。
分类： 天文学 提交时间： 2018-12-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 射电干涉阵列宽视场成像网格化处理过程中必须考虑w项的影响。w-projection和w-stacking是两个重要的宽视场成像网格化处理算法， w-plane参数是算法中影响计算速度和成图质量的一个重要因素。本文研究了w-projection和w-stacking两种网格化算法，利用SKA1低频阵台站数据和ASKAP软件包进行模拟观测，对两种算法在不同w-plane参数取值情况下的成图速度和成图质量进行了定量分析对比。结果进一步表明w-plane是性能改善的重要参数，针对w-projection算法来说，w-plane取值应比一般给定的经验值要大才能较好的得到成像效果。w-stacking算法虽然有很大的速度优势，但算法实现中w-plane的影响更为显著，论文给出了推荐的w-plane取值。本文工作是大视场成像算法的基础研究工作，对未来SKA科学数据处理中的管线设计有较好的参考价值。
分类： 天文学 提交时间： 2018-12-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 观测控制系统(Observation Control System，OCS)是当前的一个研究热点，底层通信是OCS架构中重要的一个环节。但传统的OCS中一般采用裸套接技术实现，缺少统一的传输控制机制，在密集数据通信时经常存在延迟影响实时控制的需要; 同时缺少广播与组播机制，限制了OCS系统的设计。本文针对OCS的要求，系统研究分析了基于ZeroMQ不同通信模型及所对应的天文控制模式，对不同的通信控制架构可用性进行了分析。在此基础上通过实验对相应的通信模型进行了测试，验证其在天文仪器分布控制中的可用性。测试结果进一步说明ZeroMQ构建OCS的底层通信架构是可行的，能够满足OCS对设备的各种控制需求。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-12-03 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 平方公里阵望远镜(SKA)即将开始建设，各子工作包也将进入关键设计评估阶段。 基于云与容器技术是当前 SKA 科学数据处理器（SDP）未来可能采用的平台技术。本文针对 SDP 超大规模海量数据处理中所面临的天文应用软件快速部署、运行与实测要求，充分考虑 了天文应用软件运行环境复杂，云计算环境下超大规模计算集群部署困难等问题，系统研究 并给出了一种使用 Docker 技术的天文应用软件通用自动部署方法，论文以目前较为常用的 可见度函数校准软件 SAGECaL 为例，首先分析了 SAGECaL 的相关特性和分布式部署方面存在的困难，进而给出了基于 Docker 容器技术的 SAGECaL 分布式集群的自动部署方法。实验结果表明，本文所提出的自动部署方法极大地提高了 SAGECaL 分布式集群的部署效率，满足了项目组承担 SKA-SDP 相关测试工作中所需要的基础平台部署与切换等需求。同时，本工作也为其它天文软件在云端的快速部署与执行提供了有益的思路。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-09-11 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 平方公里阵列（Square Kilometre Array，SKA）望远镜建成后将会具有超高的灵敏度、超快的巡天速度以及宽视场，进而产生超海量的观测数据。在SKA天文台与各国区域数据中心间的海量数据同步/传输是当前SKA建设中的一个难点。SKA先导项目使用的下一代归档存储系统（Next Generation Archive System, NGAS）在应用测试中存在效率低下，性能不足等问题。本文提出了一种基于ZeroMQ的数据存储与同步方法，通过采用更加高效的异步消息机制实现同步传输数据，回避了NGAS原有的采用HTTP协议的局限。实验结果表明新方法在平均数据归档存储效率方面比NGAS原有方法快了将近40倍，能够基本满足10GB带宽的全速传输需要，取得了较好的使用效果。
分类： 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间： 2018-06-22 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 天文软件开发与应用中迫切需要在单机环境下进行高性能的科学数据处理工作，由于机器配置不同，采用传统的CUDA+GPU技术存在明显的局限，不利于天文软件的快速移植和无缝运行。针对明安图频谱射电日像仪（MingantU SpEctral Radioheliograph，MUSER）数据处理中的网格化（Gridding）算法，采用并行计算OpenCL技术进行多线程编程实现。实验结果表明，基于OpenCL实现的gridding算法不仅能够在多种GPU上运行，而且能够在纯CPU上运行。当选择在GPU上执行时，算法的执行效率与基于CUDA实现的gridding算法执行效率大致相当，但算法不局限于NVIDIA GPU，解决了算法对CUDA+GPU的依赖；同时算法也能在纯CPU上较快速地执行，适用于单机模式下进行天文软件的开发和测试，也便于天文软件的应用与推广。
分类： 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间： 2018-06-22 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 现代大型天文望远镜的控制一般由多台独立（或组成集群）的计算机来完成。这些计算机的性能、效率与可靠性直接影响整个望远镜的稳定运行。因此，需要研制一套实时对各控制计算机（节点）硬件资源信息进行采集、存储、监控的软件系统，并提供一定的预警功能。这样的系统可以有效排除隐患进而提高望远镜整体观测运行效率。本文在深入分析LAMOST望远镜观测运行需求的基础上，采用异步协程技术，设计和开发了一套基于Python语言的硬件资源监控系统软件，系统可以高效稳定地采集获取计算机各种状态，也可以获得相应部件的实时信息，并提供了多种人机交互方式，为后续开发提供了扩展接口。该系统部署于LAMOST环境中，实际运行表明整个系统取得了较好的效果。
分类： 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间： 2018-06-22 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 1.26m红外望远镜是一台由国家天文台和广州大学联合建设的望远镜系统，测光观测是该望远镜的重要观测手段之一。但当前一直存在数据处理周期较长、处理过程基本需要人工处理等问题。为了提高广州大学合作团队的数据处理能力，提出了一种面向1.26m红外望远镜半自动的测光处理管线，该管线在获取原始数据后，基于当日的观测记录重建FITS头文件信息，随后管线系统自动对图片进行预处理、定位目标星源、计算出目标星等相关操作，最后获得可利用的测光数据。这种方式高效、便捷，同时精度也得到了保证，它把当前主流测光模式中繁杂的、需要不断重复的步骤交由程序运行，从而节省了时间，显著提高了工作效率，解决了当前光学测光模式中图像数据的处理跟不上数据产出的大难题，满足了广大科研工作者的需求。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-05-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 明安图射电频谱日像仪（MingantU SpEctral Radioheliograph, MUSER）目前已经进入常规观测，必将产生海量的观测数据。针对日像仪需要高效管理其产生的海量观测数据并提供高效检索服务的需求，负数据库管理系统提出并被应用到日像仪中。详细介绍了负数据库的接口设计与实现，并通过实验验证了所设计接口的有效性和性能。负数据库管理系统不仅可以有效解决其面临的问题，也可以为新一代望远镜负数据库管理系统提供参考。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-05-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 光学和近红外太阳爆发监测望远镜每天可以获得大量的太阳图像数据，对这些观测数据进行实时选帧处理，一方面可以减轻存储压力，另一方面也可以提高后续图像重建的质量。针对实时观测过程中的选帧要求，设计并实现了一套基于图形处理器的图像选帧实时处理模块，当前的模块已经实现了平均梯度法和谱比法选帧两种算法的高速并行处理。对模块的实现进行了细致的讨论，并比较了两种选帧方法的加速比。实验表明，该模块运行稳定可靠；从执行效率来看，针对近全日面图像的选帧总体执行时间最快为1.2s，比原有串行实现提升了7倍；局部面图最快为0.7s，平均提升了5倍。整体模块的实现与当前性能已经可以满足实时观测与处理的要求。
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