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大口径天线主反射面面形快速摄影测量方法研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第1期54卷 65-74页

作者：古丽加依娜·哈再孜汗王娜许谦薛飞中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210033 新疆射电天体物理重点实验室乌鲁木齐830011

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机... 详细信息

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机测量反射面上固定靶标点的像素偏移量,并根据像素偏移量与天线反射面法向偏差之间的关系计算出反射面的变形量.通过优化确定了每个测量单元靶标点的数目,分析了面形测量精度影响因素,确定了每个测量单元上不同焦距的两个相机的安装位置和焦距等关键参数.该方法可以提高测量效率和精度,为大口径天线反射面快速测量提供了一种新的解决方案.

关键词： QTT 大口径射电望远镜面形测量摄影测量

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脉冲星计时阵列与纳赫兹引力波探测

科学通报 2024年第17期69卷 2330-2335页

作者：梁迪聪邵立晶北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871 中国科学院国家天文台北京100012

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年提出广义相对论,并在一年后就预言了引力波的存在.引力波可被看作时空的“涟漪”,几乎不与其他物质相互作用,因此能够在宇宙中自由穿梭.20世纪60年代,作为引力波探测的先行者,约瑟夫·韦伯(... 详细信息

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年提出广义相对论,并在一年后就预言了引力波的存在.引力波可被看作时空的“涟漪”,几乎不与其他物质相互作用,因此能够在宇宙中自由穿梭.20世纪60年代,作为引力波探测的先行者,约瑟夫·韦伯(Joseph Weber)曾宣称通过共振棒直接探测到了引力波.因为他的实验结果无法被他人重现,因而未被广泛承认.直到2015年9月14日,美国的激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)通过激光干涉的方法,首次直接探测到了引力波[1].

关键词：引力波探测脉冲星计时阵激光干涉引力波天文台广义相对论

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月背低频射电探测阵列建造技术研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 48-55页

作者：高峰陈学雷张也弛吴锋泉王彤刘魏林北京空间飞行器总体设计部北京100094 中国科学院国家天文台北京100101

针对月背低频射电探测阵列建设问题开展了任务需求分析,给出了未来开展宇宙黑暗时代探测所需的流量密度极限及探测阵列规模,在此基础上提出了月背低频射电探测阵列基本型的初步方案设想.探测阵列基本型为一个最大基线长度10 km的阵列,... 详细信息

针对月背低频射电探测阵列建设问题开展了任务需求分析,给出了未来开展宇宙黑暗时代探测所需的流量密度极限及探测阵列规模,在此基础上提出了月背低频射电探测阵列基本型的初步方案设想.探测阵列基本型为一个最大基线长度10 km的阵列,由一个基站和20个子站构成,每个子站带有12个天线节点,分析了阵列建设所需的关键技术,重点论述了系统组成、站址选择、天线设计和适应月夜工作的能源系统设计及天线部署、阵列建造对月表原位建造的需求,为月背大规模射电探测阵列的建造提供参考.

关键词：月背射电探测阵列月表原位建造阵列部署阵列原位建造超长波

一种基于元学习的大口径射电望远镜俯仰轴承故障辨识方法研究

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天文学报 2024年第3期65卷 82-91页

作者：朱金浩许谦薛飞何飞龙梁娟许多祥中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 中国科学院射电天文重点实验室乌鲁木齐830011 新疆射电天体物理重点实验室乌鲁木齐830011

在经过长期运行后大口径射电望远镜俯仰轴会出现微小扭曲,滚动轴承作为承载俯仰轴的核心部件,也会因长期承受交变载荷增加疲劳风险,导致轴承寿命以及望远镜指向精度的下降,极大影响望远镜的性能.以俯仰轴承为研究对象,开展故障辨识方法... 详细信息

在经过长期运行后大口径射电望远镜俯仰轴会出现微小扭曲,滚动轴承作为承载俯仰轴的核心部件,也会因长期承受交变载荷增加疲劳风险,导致轴承寿命以及望远镜指向精度的下降,极大影响望远镜的性能.以俯仰轴承为研究对象,开展故障辨识方法研究,可为望远镜天线的高性能运行提供重要支撑.为实现在有限数据和复杂工作条件下准确地辨识俯仰轴承故障,提出了一种小样本条件下基于元学习的故障辨识方法(Few-shot Meta-learning Fault Identification, FMFI).首先将不同工况下的原始信号转换为时频图像数据,之后按照元学习协议将数据样本随机采样到不同的学习任务中.在有限样本的条件下, FMFI可以通过训练任务中的样本信息获取通用的先验知识,在未知的测试任务下实现准确快速的故障辨识.选取了与望远镜俯仰轴承工况具有相似性的变负载轴承数据集进行实验,实验结果表明, FMFI方法具有很高的准确性和可靠性,为大口径射电望远镜俯仰轴承的主动运维和高质量服役提供了有力的技术支持.

关键词：望远镜仪器:俯仰轴承方法:数据分析方法:模式识别

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面向射电巡天相机的射电天文后端设计

面向射电巡天相机的射电天文后端设计

2024年全国微波毫米波会议（中国微波年会）

作者：马晓耘吴小婧王威张玉衡樊蕊蕊段然国家天文台

射电天文通过对天体无线电辐射的测量研究其结构、成分和运动规律,进而研究他们的起源和演化,是天文学中重要的观测窗口。然而,受限于波长特性射电望远镜很难提供高质量的成像观测(快速巡天)。射电巡天相机(Radio Survey Camera)概念试... 详细信息

射电天文通过对天体无线电辐射的测量研究其结构、成分和运动规律,进而研究他们的起源和演化,是天文学中重要的观测窗口。然而,受限于波长特性射电望远镜很难提供高质量的成像观测(快速巡天)。射电巡天相机(Radio Survey Camera)概念试图利用大量抛物面天线和数字波束合成技术实现高质量动态天体成像。这对传统射电天文后端设计提出了新的要求,本工作将对此进行讨论并介绍实验系统的设计和进展。

关键词：天文仪器多通道采集数字信号处理分布式系统

来源： cnki会议评论

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面向射电天文的微秒量级射频信号检测系统

电波科学学报 2024年第4期39卷 650-657页

作者：马凌刘奇蔡明辉董晓玉王娜苏晓明中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011

瞬态信号对射电天文观测的影响越来越大,开发射频信号检测系统,可提升瞬态干扰检测能力,为进一步的瞬态信号特征分析提供重要技术支撑。本文基于USRP X310和GNU Radio平台,采用多相滤波、快速傅里叶变换、积分处理等,开发了微秒量级射... 详细信息

瞬态信号对射电天文观测的影响越来越大,开发射频信号检测系统,可提升瞬态干扰检测能力,为进一步的瞬态信号特征分析提供重要技术支撑。本文基于USRP X310和GNU Radio平台,采用多相滤波、快速傅里叶变换、积分处理等,开发了微秒量级射频信号检测系统,实现了140 MHz实时带宽、30 MHz~6 GHz工作带宽、0.5μs时间分辨率的信号检测,并通过实测给出了检测系统的幅度测量精度、动态范围。实例应用表明,本文系统可应用于电子设备的辐射发射测量和电磁环境瞬态信号测量,为射电望远镜电磁兼容设计和干扰缓减提供技术支持。

关键词：射电天文软件无线电射频信号检测微秒级瞬态信号

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一种基于压缩感知框架的射电天文图像复原算法

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第8期54卷 84-99页

作者：张讯郭绍光朱人杰李纪云徐志骏卢范深中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049 中国科学院射电天文与技术重点实验室北京100101

射电天文图像去卷积是射电天文学中的一项关键数据处理技术,其主要目标是去除天空图像中由天文观测仪器引入的效应,从而复原原始的天空图像.射电望远镜阵列采用稀疏干涉阵列,成像原理与光学望远镜有所不同.如果UV空间中的采样点不足够密... 详细信息

射电天文图像去卷积是射电天文学中的一项关键数据处理技术,其主要目标是去除天空图像中由天文观测仪器引入的效应,从而复原原始的天空图像.射电望远镜阵列采用稀疏干涉阵列,成像原理与光学望远镜有所不同.如果UV空间中的采样点不足够密集,将会导致在图像重建时无法获得足够高分辨率的信息,传统的射电天文图像重建算法未能根本解决UV空间欠采样的问题.本文基于压缩感知理论框架,并结合射电天文图像稀疏性的先验知识,研究了一种新的射电天文图像去卷积算法,该算法将脏图的去卷积过程转化为一个旨在求解全局最小化的凸优化问题,即基于IUWT-CS的射电干涉图像重建算法.为了评估该算法的重建性能,研究使用了射电天文学仿真软件包OSKAR对SKA1-low射电望远镜阵列进行模拟观测,并对观测得到的点源和扩展射电源进行了去卷积处理.实验结果表明,与HOGBOM-CLEAN,MS-CLEAN和IUWT-FISTA方法相比,IUWT-CS方法显著提高了射电图像的重建质量,实现了更加精细的去噪和复原效果.

关键词：图像去卷积压缩感知稀疏表示图像重构

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基于文献分析脉冲星搜寻及应用研究进展

天文学进展 2024年第1期42卷 167-186页

作者：宋祎宁陈卯蒸刘志勇中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 中国科学院射电天文重点实验室南京210033

脉冲星在天体演化、物理学、计时、深空自主导航、引力波探测等领域均有重要的学术和应用价值,脉冲星搜寻及其应用也成为了当前天文界热点研究之一。为了更好地探究脉冲星搜寻及其应用领域的研究现状和未来发展趋势,在Web of Science(W... 详细信息

脉冲星在天体演化、物理学、计时、深空自主导航、引力波探测等领域均有重要的学术和应用价值,脉冲星搜寻及其应用也成为了当前天文界热点研究之一。为了更好地探究脉冲星搜寻及其应用领域的研究现状和未来发展趋势,在Web of Science(WOS)数据库筛选出有关脉冲星搜寻及应用的964篇文献,在阅读核心文献的基础上,采用数据分析和可视化方法进行深入探讨。结果表明,脉冲星搜寻及应用领域的研究经历了初始探索阶段和稳健发展阶段,目前进入蓬勃增长阶段。该领域各国之间密切合作,形成了三大主要的研究群体。脉冲星搜寻及其应用研究在未来将产生如直接探测引力波、深空自主导航等重要科研价值和实际应用结果,将进一步丰富和多元化脉冲星的研究领域。

关键词：脉冲星脉冲星搜寻数据分析可视化知识图谱

面向FAST的卫星电磁干扰监测技术研究与实现

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电波科学学报 2024年第4期39卷 665-672,768页

作者：王钰黄仕杰胡浩张海燕之江实验室天文计算研究中心杭州311100 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 河北省射电天文技术重点实验室石家庄050081

来自人造卫星的信号是射电天文观测面临的主要射频干扰(radio frequency interference,RFI)之一,这些RFI会将天文信号掩埋,为天文信号的搜寻和分析带来困扰。为了缓减卫星对天文观测的影响,我们在之前的工作中为500 m口径球面射电望远镜... 详细信息

来自人造卫星的信号是射电天文观测面临的主要射频干扰(radio frequency interference,RFI)之一,这些RFI会将天文信号掩埋,为天文信号的搜寻和分析带来困扰。为了缓减卫星对天文观测的影响,我们在之前的工作中为500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)开发了卫星电磁干扰监测软件,主要包括卫星数据库、观测模块和监测模块。近年来随着多个巨型卫星星座的规划发射以及望远镜观测模式的增多,卫星对射电天文观测的影响更为复杂,已有的软件已经不能满足实际的需要。为此,本文在单个卫星干扰分析的基础上提出了卫星星座的干扰评估方法,并对已有监测软件进行了升级,升级后卫星数据库覆盖更多的在轨卫星及星座信息且能够自动化更新,观测模块能够支持更多种观测模式下的卫星过境预测和干扰评估。在实际天文观测中,通过接在FAST接收机上的频谱仪数据对软件的干扰预测结果进行了实验验证,结果证明升级后的软件能够在多种观测模式下预测可能威胁的卫星以及对应的过境时间,为望远镜观测规划的调整、卫星干扰的规避和接收系统的保护提供重要的支撑。

关键词：射电天文 FAST 射频干扰卫星干扰评估

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