紫金山天文台研制的毫米波段多波束超导成像频谱接收机(简称超导成像频谱仪)于2010年底安装到13.7 m望远镜上.为发挥超导成像频谱仪的观测能力,紫金山天文台研发了基于多波束接收机的快速高效巡天的OTF(On-The-Fly)观测方法,在国际上首...紫金山天文台研制的毫米波段多波束超导成像频谱接收机(简称超导成像频谱仪)于2010年底安装到13.7 m望远镜上.为发挥超导成像频谱仪的观测能力,紫金山天文台研发了基于多波束接收机的快速高效巡天的OTF(On-The-Fly)观测方法,在国际上首次提出并运用了"隔行扫描"的OTF扫描方法,对该方法进行了系统的测试和验证,并做了观测参数的优化.研发了"OTF观测星表生成器"软件,该软件提供参考点查找、观测时间估算、rms(root mean square)估算、最佳观测时段选择等功能.研发了OTF数据预处理软件,该软件具有坏数据剔除、数据修正功能,并能够结合GILDS软件完成数据网格化(Gridding)处理.通过实际观测测试,观测结果与美国五大学射电天文台(Five College Radio Astronomy Observatory,FCRAO)观测相符.该系统2011年用于13.7 m望远镜谱线成图观测,在银河画卷项目观测和其他课题成图观测中得到广泛的应用,取得了很好的观测结果,验证了该系统的有效性.展开更多
系外行星直接成像探测能够获取系外行星更全面的物理信息,是未来搜寻系外生命的关键技术之一.针对近期地基望远镜高对比度成像观测数据,对新发现的多星候选体进行系统展示.前期,结合地基系外行星高对比度成像设备观测能力,从已发表文献...系外行星直接成像探测能够获取系外行星更全面的物理信息,是未来搜寻系外生命的关键技术之一.针对近期地基望远镜高对比度成像观测数据,对新发现的多星候选体进行系统展示.前期,结合地基系外行星高对比度成像设备观测能力,从已发表文献整理的Gaia星表恒星数据中筛选,得到约1000个观测目标.这些目标分布于不同的年轻星团中.近期,使用Palomar天文台Hale望远镜对上述观测目标中的42个目标在K波段开展了高对比度成像观测.这些目标恒星在可见光波段为7.5-14.2019年经过两轮观测,发现了6个多星系统候选体,这些目标在Gaia Data Release 2星表和Gaia early Data Release 3星表中难以确认是单星还是多星系统.展开更多
平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)项目是建设全球最大射电望远镜的国际合作项目,其灵敏度和测量速度将比当前所有的射电望远镜都要高出一个数量级.连续谱巡天是SKA的主要观测模式之一,基于连续谱成像建立巡天区域的标准星图,...平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)项目是建设全球最大射电望远镜的国际合作项目,其灵敏度和测量速度将比当前所有的射电望远镜都要高出一个数量级.连续谱巡天是SKA的主要观测模式之一,基于连续谱成像建立巡天区域的标准星图,将能为后续天文科学研究奠定重要基础.银河系与河外星系全天默奇森宽场阵列拓展巡天(GaLactic and Extragalactic All-sky Murchison Widefield Array survey eXtended,GLEAM-X)是2018--2020年利用SKA先导望远镜默奇森宽场阵列(Murchison Wide-field Array,MWA)二期拓展阵列开展的新的射电连续谱巡天项目,观测期间积累了大量的低频巡天观测数据.海量观测数据的自动化、大批量处理是SKA望远镜项目所面临的的最大挑战和难题之一,基于分布式执行框架的成像管线优化经验将有助于解决海量数据处理问题.详细介绍了GLEAM-X成像管线并对其进行整合和改进,在中国SKA区域中心原型机(China SKA Regional Centre Prototype,CSRC-P)上实现了多条管线并行处理,使用GLEAM-X观测数据验证成像管线系统的部署和测试其正确性.随后为了优化管线提高处理效率,使用数据激活流图形引擎(Data Activated Liu Graph Engine,DALiuGE),将成像管线集成入DALiuGE执行框架中实现了管线的自动化分布式并行处理.通过性能测试与结果分析表明,基于DALiuGE执行框架进行优化的成像管线相较于传统的并行方式具有更好的性能优势、更灵活的适配性和可扩展性,可支持未来SKA第一阶段试运行期间的大规模连续谱成像实验.展开更多
射电天文强度校准的目的是将接收设备对天文观测源的响应转换为天文意义上的流量.在常用的射电天文强度校准方法中,厘米波校准主要使用噪声注入模式,就是将1个标准噪声信号在馈源和极化器之后注入到接收机内部进行校准.由于毫米波微波...射电天文强度校准的目的是将接收设备对天文观测源的响应转换为天文意义上的流量.在常用的射电天文强度校准方法中,厘米波校准主要使用噪声注入模式,就是将1个标准噪声信号在馈源和极化器之后注入到接收机内部进行校准.由于毫米波微波器件的小型化导致噪声注入模式不易实现,加之注入模式可能引入噪声,因此BTL (Bell Telephone Laboratory)最早提出使用斩波轮技术进行毫米波校准,就是在馈源口面交替放置或者移除常温黑体进行校准;之后BIMA (Berkeley Illinois Maryland Association Array)又提出使用常温、热负载进行校准; ALMA (Atacama Large Millimeter Array)对单、双负载校准方式的精度进行计算后,认为双温度负载校准方式有潜力实现1%的校准精度,并最终设计出机械臂式双温度负载校准机构;此后, GBT (Green Bank Telescope) 4 mm波段制冷接收机设计出旋转盘式双温度校准机构; OSO (Onsala Space Observatory)最新研制的3 mm波段制冷接收机设计出波束切换式双温度校准机构.中国科学院新疆天文台QTT(Qi Tai Telescope)项目的启动推动了毫米波接收机研制进程,为提高毫米波强度校准精度,相关的技术预研已经开始.展开更多
由于截然不同的物理机制,毫秒脉冲星可产生与原子时尺度完全不同的另一类时间尺度.利用长期的脉冲星计时观测数据可建立综合脉冲星时间尺度,但通常脉冲星计时观测是非等间隔采样,并且有些脉冲星的观测间隔过长等,这些因素均对综合脉冲...由于截然不同的物理机制,毫秒脉冲星可产生与原子时尺度完全不同的另一类时间尺度.利用长期的脉冲星计时观测数据可建立综合脉冲星时间尺度,但通常脉冲星计时观测是非等间隔采样,并且有些脉冲星的观测间隔过长等,这些因素均对综合脉冲星时间尺度的产生造成很大的困难.因此,提出了一种新的算法来计算综合脉冲星时间尺度,即:首先选用三次样条插值方法进行内插,并使观测数据间隔均匀;其次采用Vondrak滤波方法对观测序列进行平滑处理并去除高频噪声;最后再利用加权算法产生综合脉冲星时间尺度.利用NANOGRAV(North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves)最新发布的长达9 yr的观测数据,计算得到了综合脉冲星时间尺度,它的长期稳定度(取样间隔大于1 yr)优于3.4×10^(-15).研究结果表明:这种方法可有效降低脉冲星计时残差中的噪声影响,同时可提高综合脉冲星时间尺度的长期稳定度.展开更多
The complex geological conditions in doubly complex areas tend to result in difficult surface survey operations and poor target layer imaging in the subsurface which has a great impact on seismic data quality. In this...The complex geological conditions in doubly complex areas tend to result in difficult surface survey operations and poor target layer imaging in the subsurface which has a great impact on seismic data quality. In this paper, we propose an optimal crooked line survey method for decreasing the surface survey operational difficulties and improving the sub-layer event continuity. The method concentrates on the surface shooting conditions, first, selecting the proper shot positions based on the specific surface topographic features to reduce the shot difficulties and then optimizing the receiver positioning to meet the prerequisite that the subsurface reflection points remain in a straight line. Using this method cannot only lower the shooting difficulty of rough surface condition areas but also overcome the subsurface reflection point bending problem appearing in the traditional crooked line survey method. On the other hand, we use local infill shooting rather than conventional overall infill shooting to improve sublayer event continuity and uniformity with lower survey operation cost. A model has been calculated and processed with the proposed optimal crooked line survey and local infill shooting design method workflow and the results show that this new method can work for seismic surveys in double complex areas.展开更多
低频射电望远镜阵列宽视场成像正面临着一系列难点问题,其中最关键的问题是非共面基线效应.它的存在使得忽略w项将导致最终图像出现畸变,且随着视场的增大而加重.综述并剖析了几种w项改正算法及其技术原理,并分析了它们的计算成本和计...低频射电望远镜阵列宽视场成像正面临着一系列难点问题,其中最关键的问题是非共面基线效应.它的存在使得忽略w项将导致最终图像出现畸变,且随着视场的增大而加重.综述并剖析了几种w项改正算法及其技术原理,并分析了它们的计算成本和计算复杂度,进而分析比较了它们的优缺点.以平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)射电望远镜第1阶段低频阵列为研究对象,选取faceting和w-projection成像算法进行了仿真实验.与传统的二维傅立叶变换成像算法进行对比,分析了它们的成像质量和正确性,结果表明这两种算法在宽视场成像方面均明显优于二维傅立叶变换方法.还具体分析了分面(facet)的数目对faceting成像质量和运行时间的影响,以及w步数对w-projection成像质量和运行时间的影响,表明facet数目和w步数的选择必须合理.最后,分析了数据量大小对这两种成像算法运行时间的影响,表明这两种算法在进行海量数据处理前,需要作算法优化改进.研究结果为后续进一步综合分析宽视场成像技术以及这些技术的实用性研究提供了有价值的参考.展开更多
VLBI(Very Long Baseline Interferometry)技术观测卫星需要对干涉测量数据进行相关和后处理,通过相关、时延校准、条纹搜索,最终得到卫星的基线几何时延.基于天文开源软件建立起一套卫星干涉测量数据处理系统.该系统可工作在实时和事...VLBI(Very Long Baseline Interferometry)技术观测卫星需要对干涉测量数据进行相关和后处理,通过相关、时延校准、条纹搜索,最终得到卫星的基线几何时延.基于天文开源软件建立起一套卫星干涉测量数据处理系统.该系统可工作在实时和事后两种状态,实现相关、中性大气、电离层、钟模型以及仪器硬件的时延校准、条纹搜索、生成基线时延和时延率序列.使用该系统处理北斗GEO(Geosynchronous Earth Orbit)卫星的干涉测量试验数据,得到了精度在1-2 ns量级的卫星基线时延序列.展开更多
文摘紫金山天文台研制的毫米波段多波束超导成像频谱接收机(简称超导成像频谱仪)于2010年底安装到13.7 m望远镜上.为发挥超导成像频谱仪的观测能力,紫金山天文台研发了基于多波束接收机的快速高效巡天的OTF(On-The-Fly)观测方法,在国际上首次提出并运用了"隔行扫描"的OTF扫描方法,对该方法进行了系统的测试和验证,并做了观测参数的优化.研发了"OTF观测星表生成器"软件,该软件提供参考点查找、观测时间估算、rms(root mean square)估算、最佳观测时段选择等功能.研发了OTF数据预处理软件,该软件具有坏数据剔除、数据修正功能,并能够结合GILDS软件完成数据网格化(Gridding)处理.通过实际观测测试,观测结果与美国五大学射电天文台(Five College Radio Astronomy Observatory,FCRAO)观测相符.该系统2011年用于13.7 m望远镜谱线成图观测,在银河画卷项目观测和其他课题成图观测中得到广泛的应用,取得了很好的观测结果,验证了该系统的有效性.
文摘系外行星直接成像探测能够获取系外行星更全面的物理信息,是未来搜寻系外生命的关键技术之一.针对近期地基望远镜高对比度成像观测数据,对新发现的多星候选体进行系统展示.前期,结合地基系外行星高对比度成像设备观测能力,从已发表文献整理的Gaia星表恒星数据中筛选,得到约1000个观测目标.这些目标分布于不同的年轻星团中.近期,使用Palomar天文台Hale望远镜对上述观测目标中的42个目标在K波段开展了高对比度成像观测.这些目标恒星在可见光波段为7.5-14.2019年经过两轮观测,发现了6个多星系统候选体,这些目标在Gaia Data Release 2星表和Gaia early Data Release 3星表中难以确认是单星还是多星系统.
文摘平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)项目是建设全球最大射电望远镜的国际合作项目,其灵敏度和测量速度将比当前所有的射电望远镜都要高出一个数量级.连续谱巡天是SKA的主要观测模式之一,基于连续谱成像建立巡天区域的标准星图,将能为后续天文科学研究奠定重要基础.银河系与河外星系全天默奇森宽场阵列拓展巡天(GaLactic and Extragalactic All-sky Murchison Widefield Array survey eXtended,GLEAM-X)是2018--2020年利用SKA先导望远镜默奇森宽场阵列(Murchison Wide-field Array,MWA)二期拓展阵列开展的新的射电连续谱巡天项目,观测期间积累了大量的低频巡天观测数据.海量观测数据的自动化、大批量处理是SKA望远镜项目所面临的的最大挑战和难题之一,基于分布式执行框架的成像管线优化经验将有助于解决海量数据处理问题.详细介绍了GLEAM-X成像管线并对其进行整合和改进,在中国SKA区域中心原型机(China SKA Regional Centre Prototype,CSRC-P)上实现了多条管线并行处理,使用GLEAM-X观测数据验证成像管线系统的部署和测试其正确性.随后为了优化管线提高处理效率,使用数据激活流图形引擎(Data Activated Liu Graph Engine,DALiuGE),将成像管线集成入DALiuGE执行框架中实现了管线的自动化分布式并行处理.通过性能测试与结果分析表明,基于DALiuGE执行框架进行优化的成像管线相较于传统的并行方式具有更好的性能优势、更灵活的适配性和可扩展性,可支持未来SKA第一阶段试运行期间的大规模连续谱成像实验.
文摘射电天文强度校准的目的是将接收设备对天文观测源的响应转换为天文意义上的流量.在常用的射电天文强度校准方法中,厘米波校准主要使用噪声注入模式,就是将1个标准噪声信号在馈源和极化器之后注入到接收机内部进行校准.由于毫米波微波器件的小型化导致噪声注入模式不易实现,加之注入模式可能引入噪声,因此BTL (Bell Telephone Laboratory)最早提出使用斩波轮技术进行毫米波校准,就是在馈源口面交替放置或者移除常温黑体进行校准;之后BIMA (Berkeley Illinois Maryland Association Array)又提出使用常温、热负载进行校准; ALMA (Atacama Large Millimeter Array)对单、双负载校准方式的精度进行计算后,认为双温度负载校准方式有潜力实现1%的校准精度,并最终设计出机械臂式双温度负载校准机构;此后, GBT (Green Bank Telescope) 4 mm波段制冷接收机设计出旋转盘式双温度校准机构; OSO (Onsala Space Observatory)最新研制的3 mm波段制冷接收机设计出波束切换式双温度校准机构.中国科学院新疆天文台QTT(Qi Tai Telescope)项目的启动推动了毫米波接收机研制进程,为提高毫米波强度校准精度,相关的技术预研已经开始.
文摘由于截然不同的物理机制,毫秒脉冲星可产生与原子时尺度完全不同的另一类时间尺度.利用长期的脉冲星计时观测数据可建立综合脉冲星时间尺度,但通常脉冲星计时观测是非等间隔采样,并且有些脉冲星的观测间隔过长等,这些因素均对综合脉冲星时间尺度的产生造成很大的困难.因此,提出了一种新的算法来计算综合脉冲星时间尺度,即:首先选用三次样条插值方法进行内插,并使观测数据间隔均匀;其次采用Vondrak滤波方法对观测序列进行平滑处理并去除高频噪声;最后再利用加权算法产生综合脉冲星时间尺度.利用NANOGRAV(North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves)最新发布的长达9 yr的观测数据,计算得到了综合脉冲星时间尺度,它的长期稳定度(取样间隔大于1 yr)优于3.4×10^(-15).研究结果表明:这种方法可有效降低脉冲星计时残差中的噪声影响,同时可提高综合脉冲星时间尺度的长期稳定度.
基金funded by the National Basic Research program of China(973 Program)(No.2009CB219403)Applied Basic Research Project of CNPC(No:2011B-3706)School Fund of SWPU,and Earth Exploration and Information Technology of Sichuan Provincial Key Disciplines Construction Program
文摘The complex geological conditions in doubly complex areas tend to result in difficult surface survey operations and poor target layer imaging in the subsurface which has a great impact on seismic data quality. In this paper, we propose an optimal crooked line survey method for decreasing the surface survey operational difficulties and improving the sub-layer event continuity. The method concentrates on the surface shooting conditions, first, selecting the proper shot positions based on the specific surface topographic features to reduce the shot difficulties and then optimizing the receiver positioning to meet the prerequisite that the subsurface reflection points remain in a straight line. Using this method cannot only lower the shooting difficulty of rough surface condition areas but also overcome the subsurface reflection point bending problem appearing in the traditional crooked line survey method. On the other hand, we use local infill shooting rather than conventional overall infill shooting to improve sublayer event continuity and uniformity with lower survey operation cost. A model has been calculated and processed with the proposed optimal crooked line survey and local infill shooting design method workflow and the results show that this new method can work for seismic surveys in double complex areas.
文摘低频射电望远镜阵列宽视场成像正面临着一系列难点问题,其中最关键的问题是非共面基线效应.它的存在使得忽略w项将导致最终图像出现畸变,且随着视场的增大而加重.综述并剖析了几种w项改正算法及其技术原理,并分析了它们的计算成本和计算复杂度,进而分析比较了它们的优缺点.以平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)射电望远镜第1阶段低频阵列为研究对象,选取faceting和w-projection成像算法进行了仿真实验.与传统的二维傅立叶变换成像算法进行对比,分析了它们的成像质量和正确性,结果表明这两种算法在宽视场成像方面均明显优于二维傅立叶变换方法.还具体分析了分面(facet)的数目对faceting成像质量和运行时间的影响,以及w步数对w-projection成像质量和运行时间的影响,表明facet数目和w步数的选择必须合理.最后,分析了数据量大小对这两种成像算法运行时间的影响,表明这两种算法在进行海量数据处理前,需要作算法优化改进.研究结果为后续进一步综合分析宽视场成像技术以及这些技术的实用性研究提供了有价值的参考.
