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: 2021-03-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 地基雷达天文观测可以提供太阳系天体目标的地形地貌、物理特征、轨道动力等信息。文章聚焦利用地基雷达天文技术开展月球观测的原理方法和科学意义,介绍了基于我国现有深空雷达上行装置、射电望远镜条件、以及非相干散射雷达等系统,初步开展的UHF频段和X频段的地基雷达观测月球试验。通过月球反射回波的信号处理,获得了延迟、多普勒频移等参数,得到了一致的与近表层物质密度相关的月面雷达反射率,并得到了月球的左右旋圆极化率,其反映了与波长同尺度的月球近表层结构。文章积累的数据处理经验将为我国的小行星预警、行星历表等地基雷达天文观测研究提供技术基础。
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: 快速傅里叶变换比傅里叶变换有更好的算法性能,是射电干涉成像基础算法,但因为天线阵列的不规则采样,需使用网格化算法将可见度数据重采样到规则的网格上,才能应用快速傅里叶变换。基于卷积的网格化计算具有计算密集型和迭代型的特点,特别是在处理海量可见度数据的情况下,高性能的网格化计算对加速整个成像过程就显得尤为重要。为了缓解数据处理的压力,在现有处理整块数据和支持多核计算的算法基础上,拓展应用Dask并行计算框架,不仅将数据分块并分配到多线程上,提高数值计算效率,而且动态的分布式任务调度策略优化了网格化的实时处理。实验结果表明多核CPU利用率显著提高,即使增加数据量,也能进一步提升网格化算法性能。分布式任务调度能够将(单)多测量集的网格化弹性缩放到(单)多机系统,充分发挥了集群的规模化优势。
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: W波段接收机系统能有效接收多条射电天文观测重要分子谱线信息,对于天文观测和科学研究有重要意义。W波段正交模耦合器(Ortho-mode Transducer)作为接收机系统实现极化分离的关键器件,其性能对接收机整体性能有重要影响。本文介绍了一款基于Boifot结构的W波段宽带正交模耦合器,并介绍了OMT的工作原理和设计流程。仿真结果表明,在70-116GHz频带内,OMT相对带宽达到49.4%,回波损耗优于-18.7dB,交叉极化优于-55.8dB,端口隔离度优于-54dB。
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: 脉冲星周期跃变是一种罕见的现象,是研究其内部结构的探针。针对2019年2月至12月,国家授时中心昊平观测站40米射电望远镜在脉冲星计时观测中,监测Crab脉冲星的数据,采用脉冲星计时方法,用TEMPO2拟合程序进行分析。结果表明Crab脉冲星在2019年7月23日(MJD58687)附近发生了一次周期跃变现象,该跃变自转增量为 ∆vg = 5.33(4)×10-7 Hz,自转变化量为 ∆vg /v = 17.9(1)×10-9 ,并伴随着恢复系数Q ~ 0.88的指数恢复过程。此次Crab脉冲星周期跃变的监测及处理,证实了国家授时中心40米射电望远镜对脉冲星的监测性能,同时为研究周期跃变的产生机理积累了样本。
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: 毫秒脉冲星对引力波探测、太空导航等方面具有重要意义。本文通过引证ATNF数据库,指出双星系统与毫秒脉冲星存在密切关系。分析了FAST早期科学数据中心脉冲双星搜索能力的现状,目前Ransom版本的accelsearch算法虽在CPU上进行了高度优化,但在FAST庞大数据量下,仍十分耗费算力。罗晋涛GPU版本的加速度搜索带来6-8倍的加速效果,但未能针对GPU内存进行有效优化。本文先概述脉冲双星及其轨道运动对信号处理带来的影响,然后引出相应的搜索技术及原理,为提高脉冲双星的搜索效率,利用并行化技术编写程序对GPU版本的加速度搜索进行优化。结果表明,使用不同zmax参数对不同.dat文件进行处理,速度均有明显提升。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 天体随时间的光度变化能够反映其物理性质,高精度测光技术的研究帮助我们更好地分析与探究天体的光变情况,对天体的演化研究有重要意义。本文介绍了相关的测光工具与技术,探索了把MaxIm DL软件与photutils测光库相结合的测光技术及其应用,提出了连续图像中各星像测光数据快速匹配的解决方案。通过分析中国科学院云南天文台1m光学望远镜拍摄的M35星团图像,本文发现了相对测光中存在精度回报(precision premium)现象,即相近的两颗星进行相对测光具有更高的测量精度,且该现象的显著程度与大气质量相关。针对于相对测光的精度回报现象,本文提出了高精度相对测光的参考方法。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-12 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: Margutti等人发现在8个伽玛暴中,耀发的谱延迟与耀发特性参数(峰值时间、宽度、上升时间、衰减时间)有较强相关性,随着时间的推移,耀发变宽,谱延迟变大。我们使用离散交叉相关函数(DCF)对一个具有10个耀发的多耀发伽玛暴(GRB051117A)进行谱延迟研究,发现在GRB051117A内,谱延迟与耀发的峰值时间、宽度、上升时间、衰减时间也存在较强的相关性,即lag∝t_peak 、w、t_rise 、t_decay。在伽玛暴内部耀发也会随时间演化,即随着时间的推移,耀发的宽度越宽,谱延迟越大。本工作将伽玛暴之间存在的谱延迟与耀发特性参数之间的关系拓展到了伽玛暴内部,可以帮助我们对多耀发伽玛暴有更深的理解。并且GRB051117A内部的耀发特性参数之间存在的相关关系与多个伽玛暴之间甚至是瞬时辐射脉冲高度相似,这也为X射线耀发与瞬时辐射脉冲可能是同一物理起源提供支持。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-12 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: With the advent of large astronomical equipments, the traditional development model for data reduction faces problems such as redundancy of programs and conflicting environmental dependencies; Besides as a cluster is a highly coupled computing resource, serious environmental conflicts can lead to the unavailability of the entire cluster. To address this problem, we have developed a new pipeline framework using the concept of microservices. This paper presents the ONSET data pipeline developed through this framework. To achieve near real-time data processing, we optimize the core program using MPI and GPU technologies and evaluate the final performance. The results show that this development model can be built in a short time to meet the requirements of the pipeline, and we believe that this development model has implications for future multi-band and multi-terminal astronomical data processing.
分类: 天文学 >> 天体测量学 分类: 图书馆学、情报学 >> 情报学 分类: 物理学 >> 原子与分子物理学 提交时间: 2021-03-05
摘要: 2015年激光干涉仪引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory,LIGO)直接检测到引力波信号,为新物理学和天体物理学带来希望的同时,也掀起激光干涉仪引力波探测器发展的新浪潮。在激光干涉仪引力波探测器从地面到太空蓬勃发展的大背景下,本文从建设历程、技术特色和发展定位、运营模式等方面,开展各探测器的对比研究,归纳出激光干涉仪引力波探测器建设和运营的经验启示,即:激光干涉仪引力波探测器的建设是长期化工程,有助于推动科研容错机制和科学评价机制的完善发展;激光干涉仪引力波探测器的建设是高科技工程,有助于推动多学科技术协同发展;激光干涉仪引力波探测器的建设是国际化工程,有助于推动科研合作健康发展。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 太阳暗条作为太阳大气磁场的示踪,其精准检测对研究太阳磁场有着极其重要的意义。针对现有暗条检测的方法存在检测精度不高,弱小暗条错检、漏检等问题,本文为此提出一种基于改进VNet网络的太阳暗条检测方法。首先,使用大熊湖天文台H全日面图像并结合磁图制作了太阳暗条数据集;其次,在VNet网络下采样部分采用inception模块融合不同尺度特征图特征,同时加入注意力机制来增强特征图中暗条部分的语义信息;最后在上采样部分引入深度监督模块,更多地保留太阳暗条细节特征。为验证算法性能,本文采用191幅H全日面图像数据集,其中包含暗条共3372条。算法在测试数据集上平均准确率达到0.9883,F1值达到0.8385。实验结果证明,该方法可以有效识别H全日面图中暗条。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 太阳图像中存在着各种尺度,亮度,结构不同的物理活动现象,由于太阳日冕高动态的活动和传感器设备等因素,造成太阳图像成像质量不佳。根据太阳动力学天文台(Solar Dynamic Observatory, SDO)的大气成像仪(Atmospheric Imaging Assenbly, AIA)拍摄不同波段数据结构的动态范围大、噪声大、结构相对模糊等特点,本文提出一种有效基于盲退卷积的SDO/AIA图像增强方法。首先对SDO/AIA图像进行去噪和降低动态范围的处理,基于图像功率谱的分布假设,从原图中估计出点扩散函数(point spread function,PSF)的功率谱,然后使用相位提取算法恢复出PSF的相位,再退卷积出较高质量的目标图像;最后通过轮廓切片分析、功率谱分析以及PSF分析对增强结果进行定量和定性分析。实验结果表明,相比现有图像增强方法,该方法在有效增强太阳日冕图像细节结构的同时,复原出原图因模糊无法辨识的结构。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 控制系统能衔接、集成和管理射电望远镜的软硬件系统。控制系统中的序列化工具可将射电望远镜中不同设备、操作系统、编程语言和网络之间传输的信息进行编码和解码,增强系统之间数据的传输效率。本文分析和比较了三款二进制序列化工具Msgpack、Protobuf和Flatbuffers的编码原理及特性,并通过一个实例测试了它们的序列化数据大小、序列化时间和CPU利用率。结果表明,Msgpack的综合性能优于Protobuf和Flatbuffers,适用于周期长、需求易变的射电望远镜系统之间传输信息的编码和解码。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 为进一步提高现有实时幸运成像系统的实时性,针对第二代通用串行总线(USB2.0)接口的电子倍增电荷耦合(EMCCD)相机进行幸运成像观测的情况,本文提出了一个基于USB2.0总线数据侦听的实时幸运成像技术方案,进行了侦听电路的硬件设计和数字逻辑设计,搭建了一个具有实时侦听、传输、处理、动态更新和显示的幸运成像系统当相机拍摄天文图像并与PC机进行数据交互时,本系统的USB2.0总线数据侦听子系统就会对交互的USB2.0总线实现无侵入式的侦听,并且加以分析处理后,只将有效的天文图像数据发送给底层现场可编程逻辑阵列(FPGA)开发板中的幸运成像子系统,然后幸运成像子系统就会对接收到的数据进行预处理、动态选图、实时配准和叠加处理,最后使用9个可调阈值二值化高分辨率图像并将这些图像输出到显示器上。实验结果表明,所实现的系统能够对在USB2.0总线上连续传输的10000帧512512像素的图像进行实时侦听、幸运成像和动态更新显示,实现了幸运成像技术的实时化。