超宽带超高分辨率太阳射电频谱仪的研发

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,600~4200 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262144,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。

面向脉冲星时的原子钟钟差研究

毫秒脉冲星是宇宙中稳定的“天然时钟”。毫秒脉冲星这一特性可用于建立新的时间保持基准,通过协同原子钟的短期稳定性,形成长期稳定的脉冲星时。利用40 m射电望远镜,通过观测若干颗毫秒脉冲星,研究人员开展了脉冲星计时和脉冲星钟方面的研究。目前,已经完成了相关实验平台的搭建、原子钟之间的长期比对和钟差外推等实验,成功地将贝叶斯方法应用于钟差谱估计,初步实现了钟差信号的最优估计和外推。

2015年11月4日太阳射电爆发干扰导航信号事件中的X射线先兆分析

太阳射电爆发是无线通讯特别是卫星导航通讯的潜在影响因素之一。2015年11月4日的太阳射电爆发事件在1415 MHz点频的流量达到了峰值5800 SFU(Solar Flux Unit,太阳射电流量单位,1 SFU=10^(-22) W/(m^(2)·Hz)),位于日下点的欧洲全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和瑞典的航空导航系统均受到了影响。分析了此次事件产生源活动区的X射线流量变化与射电流量变化之间的时间关系;通过比对,X射线的流量抬升时间较射电阈值有30 min的提前量。随后讨论了提前量之间的物理背景,即软硬X射线分别对应热电子和非热电子辐射,而非热电子是产生能够造成此类空间天气事件射电爆发的物理条件,X射线由软转硬的过程中流量的抬升变化,为进一步防控这类空间天气事件提供了一种有效的手段。

基于概率霍夫变换的太阳射电Ⅲ和Ⅱ型暴自动识别及参数提取

耀斑和日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)期间的非热高能粒子流和激波是产生灾害性空间天气事件的两个主要因素,它们主要的观测特征分别是具有快速频率漂移的射电Ⅲ型暴和具有较为缓慢频率漂移的射电Ⅱ型暴。主要介绍了使用概率霍夫变换(Probabilistic Hough Transform)方法,在观测数据中自动识别太阳射电Ⅲ型暴和Ⅱ型暴,并提取射电Ⅲ和Ⅱ型暴的特征参数,最后利用识别出的射电Ⅱ型暴的物理参数估计了日冕物质抛射激波的速度。