数字滤波技术在射电天文测量中的应用

随着数字技术的发展,数字信号处理芯片的速度越来越快,这为高速数字滤波的实时实现提供了可能。简要阐述了数字滤波的原理,并对两种数字滤波的实现方法进行了分析;给出了数字滤波较模拟滤波的优势;介绍了数字滤波在射电天文测量中的各种应用。

激光时间传递技术的进展

激光时间传递技术是通过激光脉冲在空间的传播来实现地面与卫星时钟或地球上远距离两地时钟的同步,它具有很高的准确度和稳定度。一些国家已经成功进行了激光时间传递的试验,结果证明利用激光进行时钟之间的同步是有效可行的。介绍国内外已有的激光时间传递试验的情况和结果,重点介绍美国地面与机载原子钟之间的激光时间比对,以及法国的LASSO(LAser Syn-chronization from Stationary Orbit)和T2L2(Time Transfer by Laser Link)计划。

高精度时间间隔测量技术与方法

时间间隔测量技术,尤其是高精度的时间间隔测量技术意义重大。不论是电信通讯、芯片设计等工程实践,还是原子物理、天文观测实验等理论研究,以及激光测距、卫星定位等航天军事技术,都离不开高精度的时间间隔测量技术。经过几十年的研究,目前已经有多种测量方法。在阐明插值原理之后,依次介绍了直接计数法、扩展法、时间幅度转换法、游标法、抽头延迟线法和差分延迟线法等主要方法。然后对影响测量的几个因素,包括非线性和不定态作了讨论。针对这些不良影响,还探讨了一些提高精度和稳定度的方法,比如非线性校正、PLL(Phase Lock Loop)和DLL (Delay Lock Loop)技术。最后,对时间间隔测量技术的前景作了展望。

有限元分析技术在空间太阳望远镜结构设计中的应用

有限元分析技术是现代工程领域中进行结构分析的一种数值方法，已经广泛应用于天文仪器设计。它可使设计者了解被设计对象相应的特性，发现强度或刚度等方面的薄弱点，从而改进和优化设计。以空间太阳望远镜主桁架和主镜室的设计为例，从几何建模、单元划分入手，对静力学分析、模态分析、动态响应和热分析等各方面在空间太阳望远镜设计中的应用进行了阐述；分析了有限元分析存在的误差、产生的原因以及如何减少误差；叙述了有限元分析技术应用于天文仪器尤其是空间天文仪器的发展趋势。

用于VLBI数字基带转换的多相滤波技术研究

该文阐述了利用低通滤波器和多相滤波器技术实现VLBI数字基带转换的原理,建立了采用多相滤波器与FFT技术的数字基带转换系统的仿真模型;然后对本模型的算法复杂度进行了分析和比较;最后对该模型的正确性进行了仿真实验验证.

上海天文台MK5A终端系统的安装与测试

简要阐述了上海天文台VLBI终端系统的发展历史与性能;介绍了在没有MK4解码器、互联网又不能满足需要的特殊情况下,利用数据质量分析仪(DQA)完成MK5A终端系统安装与测试的过程和方法。目前,MK5A终端系统已经成功地应用于上海天文台所有的VLBI实验。

用于射电天文数字频谱仪的新进展

根据在射电天文频谱观测中出现的新需求,介绍了近年来数字技术的新进展.达到GHz采样速率的多位高速模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)、海量数字处理芯片现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)以及运行在这些芯片上的并行快速傅里叶变换知识产权(Fast Fourier Transform Intellectual Property,FFT IP)内核,结合高性能数据总线的系统集成,为射电天文构建新型FFT频谱仪提供了可能的技术选择.与现有其他类型频谱仪相比,集成了这些新技术的数字型FFT频谱仪有更大的带宽、更高的谱分辨率、更高的动态范围和整体稳定性,此类频谱仪的出现显示了射电频谱技术已经进入了新一代数字技术应用的阶段.

在FS下观测站特有设备的控制

介绍了FS软件的基本特征和ES控制标准硬件的详细工作流程。还具体介绍了在FS软件下控制观测站各种特有硬件的方法、步骤。本文可供中国VLBI网观测站程序员参考。

昆明VLBI观测站终端控制软件的设计

针对昆明VLBI观测站终端设备(S3数据采集系统)的特殊性,设计在标准的终端控制计算机(Field System)上能够控制相应硬件设备的软件.S3数据采集系统包括SX接收机、中频分配器、视频转换器、时延计数器、噪声控制开关和气象数据自动采集仪.设计过程中,考虑到软件的可读性和可维护性,各种设备分别用相应的子函数来完成具体功能,各子函数由主程序调用.在完成程序安装后,经测试能与S3数据采集系统进行良好的通讯,达到控制各硬件设备的目的及满足实际测控工作的需要.

银河系的结构和演化

银河系是宇宙中数以百亿计的星系中的一员,人类对银河系的认识已经有200多年的历史。有关银河系的一些重大问题,如形成机制、结构和演化,太阳系外的行星系统等等,长期以来始终是天体物理学中极为重要的前沿研究领域。不仅如此,银河系又为河外星系的研究提供了一个很好的观测检验样本。随着天文观测技术的发展,人们对银河系结构和演化的认识不断深化,同时也提出了一些新的、有待进一步探索的重要问题。

脉冲星在空间飞行器定位中的应用

利用脉冲星钟模型能高精度地预报脉冲星脉冲到达太阳系质心的时间。基于脉冲星时、空参考架可实现各类空间飞行器的自主导航。讨论了脉冲星钟的模型和脉冲星导航系统的框架结构,描述了脉冲星导航的基本原理和算法。指出脉冲星导航系统对脉冲星脉冲到达探测器时刻的测量精度,是决定空间飞行器位置解算精度的关键因素。脉冲星导航观测采用的原子钟如果足够稳定,则空间飞行器位置的解算方法可以简化。在脉冲星导航系统计时观测精度达到或优于几十微秒量级时,脉冲星视差、相对论效应的影响是不可忽略的。对脉冲星导航系统开发设计中的关键技术和进一步研究的主要问题进行了初步分析和讨论。

VLBI数字基带转换器测试进展

叙述了中国科学院上海天文台正在研发的VLBI数字基带转换器的最新测试进展。首先介绍了VLBI数字基带转换器的项目背景。接着介绍了VLBI数字基带转换器的设计指标和系统组成。然后介绍了利用VLBI长基线方法测试分析VLBI数字基带转换器性能的具体过程,并且通过在VLBI观测中与传统模拟VLBI基带转换器进行了性能对比,得出结论:目前VLBI数字基带转换器在以射电源为信号源的VLBI观测中,射电源流量高时条纹信噪比优于模拟VLBI基带转换器,射电源流量低时条纹信噪比与模拟VLBI基带转换器相当,且数字基带转换器带通特性好于模拟基带转换器。

大口径射电望远镜主面误差分析与修正

建立了40 m口径射电望远镜天线结构有限元模型,依据模型分析结果,对40 m口径射电望远镜天线主面误差进行了分析和数值计算;从误差修正的角度,分别对主面误差的最佳拟合修正、安装角预调的工作仰角综合修正进行了分析与数值计算．误差修正后的计算结果表明,主面精度得到了大幅度的提高．分析结果为该望远镜天线的实际建造提供了参考．

我国探月工程VLBI相关处理机简介

甚长基线干涉测量(VLBI)是重要的射电天文技术,具有极高的空间分辨率,是国际上广泛采用的深空探测器高精度角位置测量手段。相关处理机是VLBI数据预处理的核心设备。由于VLBI观测数据的相关处理具有数据密集和计算密集的双重特点,普通计算机的性能难以达到对数据处理速度的要求,需要有专用的高速硬件数据处理单元来完成相关处理。我国探月工程VLBI地面测控系统中所使用的硬件相关处理机是基于大容量、高性能的在线可编程门阵列(FPGA),自主研制的高速数据处理单元,可以实时处理每台站最高速率达1 Gb/s的数据,其数据处理结果,经过软件验证并与欧空局(ESA)提供的数据进行了比较,结果符合良好。

CVN硬盘系统和软件相关处理在e-VLBI试验中的应用(英文)

介绍了中国VLBI网(CVN)的e-VLBI技术研究进展。CVN包括上海佘山、乌鲁木齐南山2个固定观测站和云南昆明的流动站,以及上海天文台的2台站硬件相关处理机。2003年上海天文台自行研制了基于PC技术的VLBI数据记录、回放系统,命名为CVN硬盘系统,并成功将其安置于CVN观测站和处理机系统。硬件处理机经过改造后,已能处理来自硬盘和原有磁带系统的数据。从2003年至今,中国VLBI网采用该硬盘系统进行了多次VLBI观测和e-VLBI试验。在CVN硬盘系统基础上,软件相关处理技术的研究也得以开展。软件相关处理原型程序已经被用于台站条纹检测、卫星条纹搜索和数据处理中。该软件获得的计算结果被成功用于国内第一个3台站卫星VLBI的延迟和延迟率闭合试验,以及国内首次利用VLBI数据进行的卫星定轨试验。除此之外,该软件还用作硬件处理机的条纹引导器。为适应未来“嫦娥”月球探测工程,CVN将扩展成含有4个观测站和2个相关处理机(硬件、软件)的实时VLBI网。今后, e-VLBI将被应用于月球卫星导航以及测地和天体物理的VLBI观测。

基于四棱锥传感器的波前检测仿真设计

波前检测是天文望远镜自适应光学中的重要环节。四棱锥作为一种新型的波前检测元件,与其他传统的波前传感器相比,具有较高的灵敏度。特别是对于光干涉或拼接镜面望远镜而言,四棱锥波前传感器能够被用来检测子望远镜或子镜面之间的相对光程差,从而为干涉(或共相)的实现提供有效的检测信号。在分析四棱锥波前检测原理的基础上,阐述了单孔径条件下波前倾斜检测及双孔径干涉条件下相对光程差检测的软件仿真设计和阶段性成果,并简述了下一阶段的研究计划。

GPS接收机的中频信号处理算法研究

该文对GPS接收机的中频信号处理算法进行了研究,内容主要涉及信号捕获、载波恢复和伪码跟踪3部分,详细分析了信号捕获过程中所采用的匹配滤波器法、快速傅里叶算法(FFT)、锁频环(FLL)、锁相环(PLL)以及延迟锁定环(DLL)的算法原理,并对环路滤波器作了相应的阐述,给出环路对应的递推公式．

基于磁盘的新型VLBI终端系统——MK5A终端系统

阐述了国内外VLBI终端系统的发展历史;介绍了MK5A终端系统的概况、工作原理、工 作模式和数据模式;展望了下一代VLBI终端系统MK5B和e-VLBI.

双波长卫星激光测距

双波长卫星激光测距不必借助大气改正模型,利用双波长往返时间差就可以进行大气折射改正。采用皮秒级事件计时器等技术测量往返时间差,修正精度可以达到毫米量级。介绍了这一领域的研究进展、双波长大气改正的基本原理,分析了双波长激光测距的精度,最后对双波长卫星激光测距前景进行了展望。

VLBI数字基带转换器的ADC负载性能研究

在研究VLBI数字基带转换器的基础上,对输入给ADC的信号的负载特性详细分析,给出了输入为正弦信号时的ENOB估算公式,分析了输入为天文信号时输入信号的能量对信噪比的影响,推算出了ADC最佳量化时对输入信号负载的要求。