LAMOST的“Unknown”光谱分类研究:ODS-YOLOv7模型

天体识别是天文新发现和深入研究天体的基础。在LAMOST DR8 v1.0发布的低分辨率光谱数据中有约53万条因没有类别标签而被命名为“Unknown”的光谱,其中有88.56%的光谱信噪比在0~10之间,对这批光谱的研究分析将增加LAMOST的有效数据产出。该研究为“Unknown”光谱的分类设计了一种ODS-YOLOv7模型。它是一种端到端的类别预测模型,通过添加一维卷积注意力模块以提高光谱识别能力。在经过一批信噪比在0~10之间的已知类别光谱训练后,ODS-YOLOv7可以学习到低信噪比光谱的有效特征,进而实现对“Unknown”光谱的类别预测。实验表明,该模型在已知类别标记的低信噪比恒星、星系、类星体的光谱识别中,F1-score分别为0.98、0.95、0.95;同时在与传统算法KNN、RF、DT、SVM和深度学习算法1D CNN、1DSSCNN、ResNet、DenseNet、VIT对比实验中取得相对最好的效果。实验结果还给出了ODS-YOLOv7模型对DR8 v1.0中信噪比在0~10的“Unknown”光谱预测置信度分布,在预测类别为恒星、星系、类星体任务中,有92%的分类置信度在60%以上。为保证模型输出质量,本文只选取分类置信度大于99%的光谱类别作为输出结果。以此为依据,在DR8 v1.0和DR9 v0发布的全部“Unknown”光谱中分别有37.19%和47.03%被ODS-YOLOv7模型预测出类别。此外,还增加人工认证以检验该模型预测的正确性。为提升模型的可解释性,参照了二维图像特征可视化的Grad-CAM方法,将其改进为适合于可视化一维光谱数据特征的算法。其结果表明该模型可自动关注到不同的分类特征,使得该模型非常适用于低信噪比“Unknown”光谱的类别预测。

基于LAMOST DR8光谱搜寻白矮星

白矮星是中小质量恒星演化末期残留的简并内核,是宇宙中绝大多数恒星的演化归宿。白矮星的大样本观测性质不仅可以为恒星演化理论提供检验与约束,还可以被用于研究银河系的形成历史与演化。结合Gaia的高精度测光和周年视差数据,在LAMOST第八次数据发布(DR8)低分辨率光谱数据中搜寻白矮星。通过使用模版匹配的方法,在LAMOST DR8中共找到4692颗白矮星和85颗激变变星,其中2876个目标在之前的工作中已经被证认为白矮星,1854个目标为首次在LAMOST中发现的白矮星。目视确认后对白矮星光谱型进行了详细的分类。经过对比,该白矮星样本的完备性为80%,分类的准确性达到99%,最终得到的LAMOST白矮星很好地反映不同类型的白矮星在Gaia CMD图上的分布。

LAMOST观测星表覆盖算法模型

介绍了几种针对LAMOST巡天战略的覆盖算法 ,在理论上分析这些算法的优劣 。

基于Qt的LAMOST光纤定位软件界面设计及开发

在Linux操作系统下,使用Qt对LAMOST光纤定位软件界面进行设计与开发.首先,以用户为中心设计,进行了需求分析及总体框架设计.其次,通过界面元素的管理、界面通信机制、鼠标事件响应等方面的设计,实现了基于Qt的LAMOST光纤定位软件界面.最后,对界面进行测试,得到了用户认可.

LAMOST观测控制系统消息总线的设计和实现

介绍了LAMOST观测控制系统消息总线的建模和设计,详细讨论了消息总线的分析模型和基于CORBA的事件模型,基于CORBA通知服务消息总线的设计模型及消息总线接口的使用。

基于VC的最小二乘拟合圆在LAMOST中的应用

单元标定即建立中心轴、偏心轴的运转脉冲数与中心轴、偏心轴实际转角的关系。在标定之前,需根据采样点拟合圆心和半径,拟合的精度直接影响标定与后续测量的精度。利用最小二乘法最小化误差的平方和拟合出圆心坐标和半径。介绍最小二乘拟合圆算法与VC实现代码,并通过实验结果加以验证。

LAMOST光纤定位单元定位精度检测技术研究

对 L AMOST光纤定位系统光纤定位单元提出了单元定位精度非接触检测的装置。检测装置采用面阵CCD传感器 ,通过检测光纤端部出射光斑的特征点以表征定位单元上光纤端部位置。检测算法采用灰度加权平均法 ,可以达到亚像素级的检测精度。介绍了提高检测精度的主要措施 ,装置选用白光照明 ,对所采集的图像采用多次平均的方法 ,提高了装置的稳定性。

LAMOST并行可控式光纤定位系统定位单元及其控制技术研究

针对LAMOST光纤定位系统中球焦面上 4 0 0 0根光纤端部位置需要进行快速、精确定位的特点 ,根据定位目标多 (4 0 0 0个 )、定位速度快 (1～ 2min)的要求 ,提出定位系统总体控制方案、分析 4 0 0 0个光纤定位单元的扫描控制方法。

LAMOST观测控制系统可视化需求建模

需求建模是软件工程周期的初始阶段,是LAMOST观测控制系统开发的关键部分之一。文章采用了可视化建模技术和标准的建模语言——统一建模语言(UML),特别是使用面向对象的方法,建立了LAMOST观测控制系统的需求模型,使需求被明确、直观地表达。

LAMOST光纤定位中间试验系统的研制及测试

介绍了LAMOST光纤定位中间试验系统的研制及测试情况.试验系统主要包括如下几个部分:控制主机,单元控制器,驱动电路,19个光纤定位单元,面阵CCD摄像头,图像采集卡,以及自行开发的控制程序.进行的定位精度测试表明系统各单元的定位精度总体满足要求(不超过40μm).

LAMOST光纤定位系统高精度定位单元控制系统

针对LAMOST并行可控式光纤定位系统 ,论文介绍了基于双回转机构的光纤定位单元 .定位单元采用了基于计算机并行口的开环控制系统 ,并行口的数据端口构成步进电机的智能脉冲分配器 ,由集成音频功率放大器TDA1 52 1组成电机的平衡桥式功率驱动电路 .论文研究了提高单元定位精度的主要措施 ,设置机械零位辅以电子开关构成单元回转的基准零位以减小多次重定位的累积误差 ,采用弹簧消隙机构消除齿侧间隙提高系统定位的稳定性 .实验表明本定位单元能够实现光纤的快速、高精度定位 ,定位精度达到 40

LAMOST观测控制子系统中命令流对象的描述和实现

探讨了LAMOST观测控制子系统中执行关系复杂命令对象的描述方法。在分析了命令流的类型和产生流程后,为了适应不同的要求,分别采用XML语言描述最终命令流对象,采用Composite设计模式描述中间命令流对象,具体给出了各自的实现方法。

LAMOST光纤单元定位参数研究

大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST是世界上光谱获取量最大的望远镜,4000个双回转光纤单元的精确定位是关键因素之一。根据对星像观测的要求以及单元的定位方式,确立了所需的7个定位参数,研究了在复杂现场环境下获取定位参数的具体流程和可行性算法,包括光重心法、摄像机快速标定算法、基于最小二乘拟合圆算法、空间坐标旋转算法等。通过模拟星像观测仿真测试和现场星像试观测证明,定位参数精度能很好地满足观测需求。目前LAMOST望远镜观测光谱获取率已达到90%以上。

LAMOST光纤定位子系统干涉消除方法的初步研究

针对LAMOST光纤定位系统中期试验机构 (由 1 9个单元组成 )在运行过程中出现的单元之间干涉现象 ,提出了一种消除干涉和观测星像方法 .该方法根据星像的分布特点 ,通过星像分配、预处理减少机械干涉的发生概率 ,然后干涉检测、干涉处理以消除干涉 ,获得星像点的观测顺序及各单元的运行线路 ,确保观测过程中不会出现单元之间的机械干涉现象 .软件仿真表明 ,该方案满足子系统需要 ,可获得较高的观测效率 ,对以后整个并行光纤观测系统 ( 4 0 0 0个单元 )

LAMOST并行可控式光纤定位子系统的构建

主要描述了 L AMOST光纤定位子系统的构建。子系统主要包括以下几部分 :由 19个双回转单元组成的焦面执行机构 ;以 MCS- 5 1单片机为核心的单元控制器 ;以 TDA 15 2 1为放大器的驱动电路 ;由 CCD摄像头和图像采集卡组成的测量系统 ;集成有星像分配、干涉处理、图像采集和计算的专用程序。实验表明该套子系统可满足 L

利用脉冲比对方法实现LAMOST光纤定位单元碰撞检测

针对大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST光纤定位系统的定位单元在定位过程中可能发生碰撞的问题,构造了一套基于AT89S51单片机的防碰撞系统。利用单片机的定时器中断给其两个I/O口产生同频率同相位的脉冲,一个I/O端口与偏心零位相连,另一端口的脉冲信号作为比对脉冲,若两个相邻近的光纤定位单元发生碰撞,则与偏心零位相连的I/O端口的脉冲信号的脉宽会变窄,不再与比对脉冲相同。因而可以通过实时监控偏心零位电平的状态与比对脉冲是否一致,来准确判断光纤定位单元在寻星定位过程中的运行状态,并根据监控状态给步进电机相应的指令,能有效防止发生碰撞后电机继续运动损坏定位光纤头。这为LAMOST光纤定位单元稳定可靠运行提供了保障,也提高了定位系统的维护效率。

LAMOST观测控制系统体系结构的构架

体系结构的设计在整个软件的生命周期中居于重要地位,LAMOST观测控制系统的开发以体系结构为中心。在体系结构的构架中,根据LAMOST系统复杂性,研制时间长,软件生命周期长等特点,参考各种体系结构模式,采用了基于构件的层状体系结构,同时融合了MVC,代理等模式。

LAMOST观测控制系统用户界面设计

位于国家天文台兴隆观测基地的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是世界上最大的、可操控的反射施密特望远镜。为了便于控制望远镜,提高观测效率,设计了观测控制系统图形用户界面。首先分析了LAMOST望远镜的控制软件体系结构,采用基于场景的以用户为中心的设计方法,对界面进行了分析和设计。使用Qt、CORBA、多线程技术和MVC模式,实现了用户界面,并对界面进行了测试。最后,用户界面得到了用户的认可,成功应用于LAMOST观测。

双回转机构在LAMOST光纤定位单元中的应用

介绍了双回转机构在LAMOST光纤定位单元中的应用。双回转机构由中心回转轴和偏心回转轴组成 ,由步进电机通过蜗轮蜗杆机构驱动 ,由消隙机构消除间隙。双回转机构的步进电机控制电路由TDA15 2 1音频集成功率放大器组成平衡桥式功率驱动电路 。

基于Python协程技术的LAMOST控制节点分布状态采集与监视系统

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的效率。在深入分析LAMOST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,系统可以高效稳定地采集获取计算机的各种状态,也可以获得相应部件的实时信息,并提供多种人机交互方式,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。