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: 1m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的科学目标之一是对太阳活动区域进行二维光谱扫描观测。本文基于NVST多波段光谱仪和大色散光谱仪提出了垂直双光谱切换扫描系统,可实现相互垂直的两个光谱仪的光谱扫描观测任务,并参与实现两个光谱仪之间的切换。分析了光谱扫描观测的原理和过程,结合NVST终端仪器系统的具体构造,完成了扫描系统的光机结构设计和装调分析工作,并对扫描系统进行了性能测试,包括系统稳定性、扫描直线度以及扫描步幅精度测试,测试结果满足预期功能需求和精度要求,为后续NVST进行常规光谱扫描观测提供了支持。
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: 2020-12-21 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 殷卜辞中有5次纪日月食记载是目前已知的可为殷商时期天文定年的最确凿的材料,夏商周断代工程研究给出了这5次殷卜辞月食的发生日期。本文作者利用美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)发布的现代天文行星历表DE422,解算这5次月食的主要参数,研究它们在地球表面的可观测情况,进一步确认这5次月食在殷都安阳的可视性。研究结果支持夏商周断代工程给出的5次月食的发生日期,并可为殷卜辞月食的深入研究提供一定的参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-11-19 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 太阳高能活动爆发与活动区内的电流结构有着密切的联系,安培(Ampere)定律j_z=〖1/μ_0 (∇×B)〗_z是测量活动区内视向电流密度的理论基础。由于实测的矢量磁场中不可避免地存在随机噪声,因此,应用安培定律的不同形式计算的电流密度存在显著的差异。为了比较不同形式计算结果的差异并从中探索一种实用的电流计算方法,基于太阳动力学天文台(Solar Dynamic Observatory,SDO)/HMI(Helioseismic and Magnetic Imager)在2011年2月15日测量的活动区AR11158的矢量磁图,运用安培定律的微分算法和积分算法分别计算了活动区内视向电流密度的分布图。结果显示,微分算法获得的视向电流密度j_z分布图受随机噪声的影响要远比积分算法获得的结果大,电流分布图中的电流结构没有积分算法获得的结果清晰。另外,在扩大积分环路半径的情况下,所计算的电流分布图里的噪声信号快速降低,从而使计算的视向电流分布图中的电流结构更清晰。但是当继续扩大积分环路半径时,在获得清晰电流分布图的同时,电流分布图的部分精细结构也随之失真。该研究结果论证了适当扩大积分环路计算视向电流分布图可以降低计算结果受随机噪声的影响,从而获得清晰真实的视向电流分布图,但是积分路径的半径过大在消除噪声影响的同时会丢失电流分布中的一些精细结构。因此在实际计算电流的过程中,应该利用高分辨率的矢量磁图,选定合适的积分路径运用安培定律的积分算法来计算活动区的视向电流,从而帮助我们探索耀斑爆发与活动区内电流结构的关系。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-11-19 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 目前太阳高分辨图像重建往往采用斑点干涉术和斑点掩模法重建目标的模和相位,由于分组分块数据量大,算法复杂等因素,难以满足实时重建的要求。为了能缓解数据处理的压力,在现有在单组分块数据CPU/GPU混合计算方法的基础上,提出通过多进程将多组分块数据分配到GPU上同时并行处理的方法。实验表明,基于多进程并行加速方法可提高CPU和GPU资源利用效率,使GPU能同时处理多组分块数据,可显著提升图像分块处理的速度,加速比达4.7左右,相关研究可为天文数据并行化处理提供借鉴参考。
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: 2020-11-12 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 全天相机云图是天文界监测云量的重要手段,但没有确定的云量计算指标。因此本文提出了一种新的云量测量量化指标——云分布密度,并基于该指标建立全天相机云图自动分类系统。首先,对云图进行去噪,利用Otsu算法分割云区域;然后对去除背景的云区域图像使用本文提出的云分布密度计算云量;最后使用四种传统的分类器(支持向量机,K最近邻,决策树和随机森林)根据计算数值进行自动分类并评估各分类器的性能。结果表明,本文提出的云分布密度可作为评判全天相机云图云量的数值指标;基于云分布密度建立的云图自动分类系统实现了较高的识别准确率,其中随机森林法得到了最好的分类效果——各类云图的识别准确率均达到95%以上。
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: 本文利用最大熵谱估计的方法研究了风云二号 D 星≥2.0MeV 的高能电子通量的周期特性,该算法以自相关(AR)模型为基础,通过对最大熵谱功率谱的分析,推测出风云二号 D 星高能电子通量存在 13.87d 和 27.8d 的周期。根据 FPE、AIC 准则确定最佳阶数进而计算AR 模型参数,并将Levinson-Durbin、Burg 算法与最大熵谱估计法进行了比较,发现最大熵谱估计法在周期特性研究上存在优势。这一结果对研究地球同步轨道高能电子空间分布、预报高能电子增强事件和预警深层充电事件至关重要。
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: 选用非滑动式Lagrange插值法和滑动式Lagrange插值法对北斗卫星导航系统(Beidou Satellite Navigation Syetem, BDS)精密星历进行插值,通过大量实验对BDS卫星的插值精度与两种方法及插值阶次的关系进行研究。实验结果表明:(1)分别采用非滑动式和滑动式Lagrange插值时,MEO卫星和IGSO卫星的插值误差随阶次增加近似呈“U”形和“L”形分布,GEO卫星的插值误差随阶次增加表现出逐渐增大和近似平稳的形式;(2)当插值阶次较低时,两种方法的插值误差均会出现一定的规律性,但GEO卫星插值误差的规律性弱于MEO卫星和IGSO卫星;(3)各颗卫星采用两种方法的最优插值阶次相差均在1以内,且最佳插值阶次下,滑动式Lagrange插值精度较非滑动式可提高11.96%~44.01%,GEO卫星插值精度优于MEO卫星和IGSO卫星。
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: 2020-11-12 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 目前利用实验装置产生的原子数据来分析天体X射线观测光谱是一个全新的研究方法,在解决天文观测难题方面取得了很大的进展。为测量高电荷铁离子的高分辨率软X射线光谱,在国家天文台EBIS-A平台上设计并搭建了一个超高真空平场光谱仪。该谱仪在单缝模式下,使用1200槽/mm变间距的衍射光栅,其测量波长范围为11.5-19.8nm。针对谱仪的测量结果,首先对可能测量到的辐射进行理论的预测。根据电子束离子阱的工作原理,基于Chianti数据库对Heidelberg-EBIT极紫外光谱数据(11.5-14.5nm波段)进行分析,首先建立线性回归模型来校准由实验系统引起的线强度峰值位置的偏移,然后通过碰撞辐射模型模拟的不同离化态铁离子的软X射线光谱确定了实验测量中Fe VIII、Fe XIX-XXIII的线辐射,并较好的呈现观测谱。此外,在13.2925±0.10178nm处发现了相对Fe XXIII跃迁线强度较弱的Fe XIX和Fe XX的混合线,而观测到的光谱没有分辨出这些弱线。因此,接下来的实验测量可以参考这一预测结果来检验谱仪的性能。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 为先进地基太阳望远镜(AST-G)主镜支撑系统预研,本文设计了一套基于CAN总线通信的主动光学镜面位姿调整驱动系统。首先面向一个主动支撑样机实验平台,开展了镜面运动学理论分析及位姿解算,然后采用STM32设计了一个主节点和三个子节点,实现了镜面位姿驱动系统中位移促动器的分布式控制。最后,开展了基于CAN总线的位移促动器性能测试及镜面位姿调整实验验证。结果表明,位移促动器的控制精度优于1μm RMS,镜面绕X、Y轴的转动误差优于1'' RMS,镜面Z轴方向平动误差优于1μm RMS。本文所提基于CAN总线的位姿驱动系统研究为先进地基太阳望远镜(AST-G)主镜支撑系统的研制提供了技术探索,也可为其它主动光学应用系统提供参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 建立一个两镜系统用于模拟拼接镜面中各子镜面的相对位姿关系。提出采用相邻子镜边缘安装边缘传感器和设置倾斜传感器相结合的方法对子镜倾斜(tip/tilt)及轴向平移(piston)三自由度进行检测的位姿检测方法。采用理论控制矩阵和实测控制矩阵进行主动校正实验,实验表明:理论控制矩阵校正时,边缘传感器均方根误差不大于7.3nm,倾斜均方根误差不大于0.076ʺ,实测控制矩阵校正时,边缘传感器均方根误差不大于7.4nm,倾斜均方根误差不大于0.080ʺ。本文工作可为环型拼接主动光学子镜间相对位置自由度探测不足的问题提供参考解决途径。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 利用发射到平流层的球载太阳望远镜来观测太阳磁场演化和监视太阳活动有着得天独厚的优势。首先,在平流层中,球载太阳望远镜对太阳的观测不受来自地球对流层大气中天气现象的干扰,处于无视宁度影响的环境中。这为获取高质量的太阳图像提供了优越的条件。其次,平流层的空气已经十分稀薄,对紫外线的吸收也大为减弱。球载太阳望远镜能够在近紫外波段观测太阳活动和爆发。第三,球载太阳望远镜可以通过回收、升级和再利用来降低其使用成本并提高望远镜的利用率,远比空间观测经济实惠。利用球载太阳望远镜开展对太阳的观测研究在欧美已经有半个多世纪的历史。本文简要地回顾了太阳观测的球载任务发展历史,包括在这期间积累的非常丰富的仪器研制和观测经验,详细地介绍欧洲“日出”(SUNRISE)球载任务的仪器搭载、大量的高分辨观测数据和一系列在此基础上完成的高质量的科研成果,为我国球载望远镜的研制提供重要参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 关于仲康日食的记载可能是人类历史上最早的一次日食记录,可惜没有记载日食的发生日期。夏商周断代工程研究认为发生在公元前2043年10月3日、公元前2019年12月6日、公元前1970年11月5日和公元前1961年10月26日的日食都可能是仲康日食的备选者。本文作者利用美国航空航天局(NASA) 喷气推进实验室(JPL)发布的现代天文行星历表,计算了这些仲康日食备选者的日食带分布和夏都斟鄩的见食情况,确认了它们在斟鄩的可视性,结果支持夏商周断代工程给出的备选的仲康日食的可能发生时间,并为仲康日食的深入研究提供一定的参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 500 m口径球面射电望远镜在进行观测时,将球形反射面内部照明区域的形状变为300 m口径抛物面,实现望远镜的主焦天线功能。望远镜的照明口径(球面变位到抛物面的口径)对望远镜的观测性能起到决定作用。为了望远镜潜在性能提升及后续发展,在FAST望远镜照明口径处于300 m及大于300 m的情况下,通过不同焦距抛物面与基准球面变位距离的计算,进行球面到不同口径抛物面变位的分析,对望远镜增大照明口径的可实现性进行探讨。给出了在FAST反射面变位驱动促动器最大运动行程范围内,增大口径抛物面变位时抛物面焦距及焦径比的选取。在驱动行程方面初步说明了变位的理论可行性。相关分析同样适用于其他口径的抛物面。
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: II型多功能天文经纬仪是中国科学院云南天文台为了满足利用多台仪器组网监测测站本地铅垂线变化信息的需求所研制的一种地面天体测量仪器。在该仪器的图像采集系统中,使用了三台非制冷CCD作为采集终端,工作在外触发模式,利用望远镜控制系统提供的外触发信号按照观测时序触发相机采集。介绍了望远镜的具体工作模式,对图像采集系统的工作流程给予了说明;介绍了采集系统的硬件构成、软件框架和所涉及的主要编程方法。给出了图像采集系统的软件工作界面和所采集的图像,并对所拍摄恒星像成像质量进行了简单分析。
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: 物理学 >> 地球物理学、天文学和天体物理学 分类: 天文学 >> 星系和宇宙学 提交时间: 2020-09-09
摘要: Motivated by recent work on rotating black hole shadow [Phys. Rev. D101, 084029 (2020)], we investigate the shadow behaviors of rotating Hayward-de Sitter black hole for static observers at a finite distance in terms of astronomical observables. This paper uses the newly introduced distortion parameter in [arXiv:2006.00685] to describe the shadow's shape quantitatively. We show that the spin parameter would distort shadows and the magnetic monopole charge would increase the degree of deformation. At the same time, the distortion could be relieved because of the cosmological constant and the distortion would increase with the distance from the black hole. Besides, the spin parameter, magnetic monopole charge and cosmological constant increase will cause the shadow to shrink.
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-09-03 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 半高宽法和像运动法是估算大气视宁度的常用方法。这两种方法的估算精度都会受到望远镜跟踪误差,风或机械振动等因素的影响。提高视宁度估算精度在高分辨成像、选址、台站视宁度监测等领域有重要意义。对于半高宽法,用二维高斯函数拟合长曝光点源单星星像并选取合适方向的半高宽估算视宁度,与谱比法对照发现可以有效改善跟踪误差,风或机械振动等因素的影响。对于像运动法,用主成分分析方法找到一系列斑点图重心位置在合适方向上投影的方差,以此估算视宁度,与谱比法对照发现可以有效改善跟踪误差,风或机械振动等因素的影响。