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A discovery of two slow pulsars with FAST:“Ronin”from the globular cluster M15

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2024年第6期67卷 166-180页

作者： Dengke Zhou Pei Wang Di Li Jianhua Fang Chenchen Miao Paulo CCFreire Lei Zhang Dandan Zhang Huaxi Chen Yi Feng Yifan Xiao Jintao Xie Xu Zhang Chenwu Jin Han Wang Yinan Ke Xuerong Guo Rushuang Zhao Chenhui Niu Weiwei Zhu Mengyao Xue Yabiao Wang Jiafu Wu Zhenye Gan Zhongyi Sun Chengjie Wang Jie Zhang Junshuo Zhang Jinhuang Cao Wanjin Lu Research Center for Astronomical Computing Zhejiang LaboratoryHangzhou 311121China National Astronomical Observatories Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics Beijing Normal UniversityBeijing 102206China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China New Cornerstone Science Laboratory Shenzhen 518054China Max Planck Institut f¨ur Radioastronomie Bonn 53121Germany Centre for Astrophysics and Supercomputing Swinburne University of TechnologyHawthorn 3122Australia School of Mathematical Sciences School of Physics and Electronic SciencesGuizhou Normal UniversityGuiyang 550001China Guizhou Provincial Key Laboratory of Radio Astronomy and Data Processing Guiyang 550001China School of Physics and Electronic Engineering Qilu Normal UniversityJinan 250200China School of Physics and Electronic Science Guizhou Normal UniversityGuiyang 550001China College of Physical Science and Technology Central China Normal UniversityWuhan 430079China Tencent Youtu Lab Shanghai 201103China

Globular clusters harbor numerous millisecond pulsars,but long-period pulsars(P 100 ms)are rarely found.In this study,we employed a FAST folding algorithm to analyze observational data from multiple globular clusters obtained by the Five-hundredmeter Aperture Spherical radio Telescope(FAST),aiming to detect the existence of long-period pulsars.We estimated the impact of the median filtering algorithm in eliminating red noise on the minimum detectable flux density(S_(min))of pulsars.Subsequently,we successfully discovered two isolated long-period pulsars in M15 with periods approximately equal to 1.928451 and3.960716 s,respectively.On the P-˙P diagram,both pulsars are positioned below the spin-up line,suggesting a possible history of partial recycling in X-ray binary systems disrupted by dynamical encounters later on.According to timing results,these two pulsars exhibit remarkably strong magnetic fields.If the magnetic fields were weakened during the accretion process,then a short duration of accretion might explain the strong magnetic fields of these pulsars.

关键词： pulsar globular cluster FAST

FAST反射面单元质量评估算法及维护关键技术

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1833-1838页

作者：宋立强李辉杨磊杨清阁中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院FAST重点实验室北京100101

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面单元具有类型多、精度高、构件量大、结构复杂和维护难等特点。为解决反射面单元质量评估及高效维护技术难题,该文引入单元构件参数因子,创... 详细信息

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面单元具有类型多、精度高、构件量大、结构复杂和维护难等特点。为解决反射面单元质量评估及高效维护技术难题,该文引入单元构件参数因子,创建了单元空间数学模型,开发了单元质量评估算法,得到所有反射面单元质量。结果表明:三角形单元共187种、4300块,质量分布区间为427.34~480.69kg,质量之和为1952.67t;四边形单元共15种、150块,质量分布区间为379.74~974.58kg,质量之和为99.32t。该文开发的创新性的、全覆盖反射面的500m全跨径缆索维护系统,突破了复杂边界及高效维护反射面的关键技术难题,完成了多块单元受损后替换、靶标更新及节点盘除锈补涂等高效维护工作。该成果对于评估FAST反射面单元总质量,突破反射面维护技术方法及保证正常运行具有重要意义。

关键词： FAST 反射面单元质量算法维护技术

FAST索驱动并联机器人与Stewart平台结合的动力学建模方法

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1764-1771页

作者：殷家宁姜鹏陈明姚蕊中国科学院国家天文台 FAST重点实验室北京100101 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 中国人民解放军32011部队北京100094

500m口径球面射电望远镜(FAST)采用索驱动并联机器人与Stewart平台组合实现馈源在百米工作空间内的毫米高定位精度。该文提出了该类刚柔结合机构的动力学建模方法,分别对绳索和Stewart平台进行精确建模,通过两级机构模型的联立对中间结... 详细信息

500m口径球面射电望远镜(FAST)采用索驱动并联机器人与Stewart平台组合实现馈源在百米工作空间内的毫米高定位精度。该文提出了该类刚柔结合机构的动力学建模方法,分别对绳索和Stewart平台进行精确建模,通过两级机构模型的联立对中间结构的Newton-Euler方程迭代来求解系统的振动,探讨系统耦合振动的本质,从原理上说明了Stewart平台补偿误差对系统造成的具体影响并以数值形式表达。研究结果为FAST提高观测精度提供了必要条件,也为这类刚柔结合机构的控制算法提供了重要理论基础。

关键词：索驱动并联机器人 Stewart平台 FAST 系统控制

FAST三角形反射面单元滑动故障与结构损伤的力学分析和改进方法

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1823-1832页

作者：李辉宋立强杨清阁李庆伟中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院FAST重点实验室北京100101

该文介绍了500m口径球面射电望远镜(fivehundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面单元的组成和工作原理。对三角形单元的滑动故障和结构损伤原因进行了力学建模与分析,提出了免于故障和损伤的改进建议,包括3种自... 详细信息

该文介绍了500m口径球面射电望远镜(fivehundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面单元的组成和工作原理。对三角形单元的滑动故障和结构损伤原因进行了力学建模与分析,提出了免于故障和损伤的改进建议,包括3种自适应连接机构的新型布局、反射面单元故障判断方法和自适应连接机构设计改进等。该文力学模型可以帮助望远镜维护人员分析三角形反射面单元故障和损伤的主要原因,预测故障发生模式和可能发生故障的危险单元分布位置,从而有针对性地进行改进。该文有助于望远镜维护人员在日常巡检中通过目测手段,及时发现反射面单元的异常现象,防止问题继续恶化,有利于未来设备维护和更换。

关键词： FAST 反射面单元自适应连接机构故障和损伤力学分析

A FAST space-time-domain Gaussian beam migration approach using the dominant frequency approximation

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Petroleum Science 2022年第4期19卷 1555-1565页

作者： Dong-Lin Zhang Jian-Ping Huang Ji-Dong Yang Zhen-Chun Li Su-Bin Zhuang Qing-Yang Li School of Geosciences China University of Petroleum(East China)QingdaoShandong 266580China Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology QingdaoShandong 266580China Geophysical Exploration Research Institute of Zhongyuan Oilfield Company PuyangHenan 457001China

The Gaussian beam migration(GBM) is a steady imaging approach, which has high accuracy and efficiency. Its implementation mainly includes the traditional frequency domain and the recent popular space-time domain. Firstly, we use the upward ray tracing strategy to get the backward wavefields. Then,we use the dominant frequency of the seismic data to simplify the imaginary traveltime calculation of the wavefields, which can cut down the Fourier transform number compared with the traditional GBM in the space-time domain. In addition, we choose an optimized parameter for the take-off angle increment of the up-going and down-going rays. These optimizations help us get an efficient space-time-domain acoustic GBM approach. Typical four examples show that the proposed method can significantly improve the computational efficiency up to one or even two orders of magnitude in different models with different model parameters and produce good imaging results with comparable accuracy and resolution with the traditional GBM in the space-time domain.

关键词： Gaussian beam Space-time-domain FAST Dominant frequency approximation

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FAST无线电干扰智能监测技术

清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1780-1788页

作者：张海燕胡宏亮王钰姜化京甘恒谦胡浩黄仕杰中国科学院国家天文台北京100101 江南机电设计研究所贵阳550009 中国科学院FAST重点实验室北京100101 特金智能科技有限公司上海201112 河北省射电天文技术重点实验室石家庄050081 中国科学院大学北京100049

针对500m口径球面射电望远镜(five-hundredmeter aperture spherical radio telescope,FAST)电磁环境保护的需求,开展无线电干扰(radio frequency interference,RFI)智能监测技术研究,包括干扰信号的探测识别和干扰源的高精度定位技术。在干扰信号的探测与识别方面,针对FAST台址特性,采用多站点协同频谱感知技术来检测信号,并结合深度神经网络识别信号;在干扰源定位方面,采用基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)的定位技术,通过广义互相关法估计信号到达不同接收机的时间差,实现在低信噪比下的高精度定位。智能监测技术的研究为建立FAST无线电干扰智能监测系统打下基础,并将为FAST周边频谱管理和电磁环境保护工作提供支撑。

关键词： FAST 无线电干扰干扰源识别与定位

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FAST望远镜设备的维护与保养

清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1741-1750页

作者：吴若飞雷政杨磊王勇黄琳唐佳佳沈明郭安平甘仁波施小安李辉姚蕊中国科学院国家天文台 FAST运行和发展中心北京100012

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)是“十一五”国家重大科技基础设施,是中国自主设计建造的世界最大的、灵敏度最高的单口径射电望远镜,对中国天文学实现重大原创突破具有重要意义... 详细信息

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)是“十一五”国家重大科技基础设施,是中国自主设计建造的世界最大的、灵敏度最高的单口径射电望远镜,对中国天文学实现重大原创突破具有重要意义。保障望远镜的稳定高效运行,对望远镜提高观测效率和数据质量具有重要作用。该文在重点分析FAST设备结构与工作原理、维保体系与维保内容的基础上,以实际FAST工程维保案例作为研究对象,深入分析了工程维保基本情况与维保流程;根据工程案例维保现状总结了当前FAST设备维保存在的问题;提出了有效的维保策略,并对未来的维保工作进行展望,以期提高FAST观测时长与使用寿命。

关键词： FAST 维护保养维保管理系统

FAST索牵引并联机器人的动力学建模与仿真

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1772-1779页

作者：赵雅聪王启明中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院大学北京100049

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)中馈源支撑系统是一个巨型的索牵引并联机器人,钢索牵引动平台在数百米空间内运动,包含变长度柔性索的运动和动平台的刚体运动。该文以索牵引并联... 详细信息

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)中馈源支撑系统是一个巨型的索牵引并联机器人,钢索牵引动平台在数百米空间内运动,包含变长度柔性索的运动和动平台的刚体运动。该文以索牵引并联机器人为研究对象,首先,采用绝对节点坐标法建立变长度钢索单元模型,并以此为基础利用虚功原理建立变长度索单元的动力学方程组;其次,对刚性动平台进行动力学分析,利用钢索与动平台间的约束得到六索牵引并联机器人整体的动力学方程组,其中包含柔性索和动平台的自由度;最后,使用MATLAB对建立的动力学模型进行了数值计算及仿真,将所得的仿真数据与对应的FAST实际运行数据进行对比,验证了该模型的可行性。

关键词： FAST 索牵引并联机器人变长度柔索动力学模型动力学仿真

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FAST索网运行准实时评估系统研究与开发

清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1816-1822页

作者：张宁远罗斌沈宇洲姜鹏李辉李庆伟东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学国家预应力工程技术研究中心南京211189 中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院FAST重点实验室北京100101

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,反射面主动变位依靠促动器调节下拉索长度实现。促动器的协同联动控制是一个多自由度复杂耦合的系统。该文开发了FAST索... 详细信息

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,反射面主动变位依靠促动器调节下拉索长度实现。促动器的协同联动控制是一个多自由度复杂耦合的系统。该文开发了FAST索网运行准实时评估系统,系统根据FAST的工作特点,基于力学仿真技术,采用MATLAB和ANSYS联合开发;包含模型处理模块、预运行分析模块和准实时跟踪分析模块,可对索网运行过程中的面索应力、面索应力幅、下拉索索力和节点径向位移偏差等进行计算分析及监测预警。通过在FAST实际运行工况中的应用,验证了系统的有效性,结果表明:该系统可简化操作分析流程,提高分析效率,降低促动器发生故障时结构的安全风险,确保FAST索网的安全运行。

关键词： FAST 索网结构力学仿真准实时分析促动器故障