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： 我国预计2025 年发射的巡天空间望远镜(Chinese Space Station Telescope，CSST)，主要用于开展大规模的多色成像与无缝光谱巡天工作。 发射前需要利用地基望远镜对空间望远镜的光学成像系统､探测器，以及设备长时间运行稳定性进行地面测试。设计了兴隆观测基地80cm望远镜的无缝光谱地面测试，利用A型恒星､B型恒星和沃尔夫拉叶星HD4004的强吸收和发射线特征，拟合色散方程，并发现色散方程具有空间分布特征。对HR3173的53条数据的零级谱位置信息及色散方程系数进行了二次曲面拟合，并利用该曲面对HR3173零级像位置范围内的HR718数据进行了波长定标，得到的CCD上813 pixels范围内的平均视向速度精度为51 km/ s。
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： 在天文观测中，长缝光谱仪是一种常用的光谱观测设备。国家天文台兴隆观测基地2. 16 m望远镜搭载的北京暗天体摄谱仪( Beijing Faint Object Spectrograph and Camera，BFOSC)的长缝光谱模式应用广泛，但没有配备专用的数据处理软件。通常用户观测后采用IRAF(Image Reduction and Analysis Facility)软件利用交互方式处理。介绍了一款针对BFOSC长缝光谱的自动化数据处理软件，数据处理过程包括本底(bias)和平场( flat)改正､背景改正､抽取光谱和波长定标等，展示了对实测数据进行处理的结果，并与IRAF 软件处理的结果进行了对比。该软件在完成所有光谱处理必需步骤的基础上实现了自动化运行，并采用优化抽谱方法，能够自动扣除大部分宇宙线，保证了高精度的输出结果。
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： 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： 2023-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 为探究Astrometry.net和SCAMP两款软件在天测位置定标时的应用差异以及以不同方式运行软件所得定标效果的差异，分别介绍了两款软件位置定标的原理，以ZTF(Zwicky Transient Facility)的100张巡天图像为测试图像，以Gaia DR2为参考星表，分别以4种不同的定标流程对测试图像进行了位置定标。从计算总耗时､星表匹配情况和坐标均方根(Root Mean Square，RMS)偏差3个方面，比较了不同流程所得定标的结果，同时也与ZTF给出的定标结果进行了对比。结果表明，Astrometry.net能够快速给出粗略的线性定标结果，SCAMP可以快速在前者的基础上直接进行扭曲修正，两者相结合的定标流程平均耗时仅为1 s，所得定标结果的平均赤经赤纬均方根偏差均小于70毫角秒(小于0.1个像素)，优于仅使用Astrometry.net所得定标结果。由此可见，搭配使用Astrometry.net和SCAMP可以实现更快速且更准确的天测位置定标，可推广应用到时域天文巡天项目的数据处理上。
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： 作为预测太阳活动的重要依据，太阳黑子的麦金托什(McIntosh)分类由于其中某些类别与耀斑爆发有着紧密联系而应用广泛。随着数据量的快速增加，自动化进行太阳黑子的麦金托什分类已成为迫切需求。使用太阳动力学观测站(Solar Dynamics Observatory，SDO)上的日震与磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager，HMI)提供的720s-SHARP(Spaceweather HMI Active Region Patch，SHARP) 系列数据产品和美国国家海洋和大气管理局( National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA) 提供的太阳区域摘要(The Solar Region Summary，SRS)信息作为用于麦金托什分类的图像数据来源和标签数据来源，首先在仅有7年数据Sharp数据库基础上进行扩充，建立一个完整太阳周期(时间跨度为12年)且经过数据清洗的有效太阳黑子newSharp数据库；其次根据太阳黑子图像的特征，采取一系列如按活动区分配数据等预处理操作，并证明其科学性和必要性；最终使用卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)中4种经典的分类神经网络模型将Sharp 和newSharp进行麦金托什(McIntosh)分类对比实验。实验结果表明，newSharp相比于Sharp， 除了数据量有显著提高，同时有效样本的加入和无效样本的清洗使得大部分类别的加权F1分数有所提升，少类的加权F1分数实现0的突破；其中McIntosh-p的加权F1分数整体提升最大，验证了建立完整可靠的数据库和使用科学合理的实验方法的有效性，能较好实现自动化且端到端地处理实际观测到太阳黑子图像的麦金托什分类任务。
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： 2023-01-18 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： 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： 2022-06-28 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 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》
摘要： 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： 2022-04-15 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 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： 2022-01-14 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 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： 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。
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： 2021-07-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 针对AIMS望远镜8~10μm真空制冷成像终端系统的高精度装调需求，提出了一种基于中红外可调谐激光光源的宽谱段干涉检测和装调方法。首先，采用泰曼—格林型干涉仪，利用其参考臂可调的优势，弥补光源相干性不足的缺陷，从而可以实现8~10μm宽谱段的干涉测量。其次，完成了干涉仪光学系统设计，可同时兼顾8~10μm和可见光双波段的波前质量，从而解决了肉眼不可见为干涉仪自身装调带来的困难。设计结果表明，利用可见光激光器进行干涉仪自身装调，可达到RMS 0.05λ@0.633μm的波前精度；在8~10μm检测波段，干涉仪波前RMS值均能优于0.001λ，可满足待测系统的检测需求。最后，基于逆向优化法仿真了8~10μm光学系统的装调流程。
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。
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