新疆天文台NSRT观测数据存储系统

新疆天文台南山26 m射电望远镜经过多年观测积累了大量的科学数据。针对26 m射电望远镜天文观测数据的在线存储与备份问题,建设了远程、异地、容灾备份系统,在新疆天文台本部及南山观测站分别建设了可独立运行的存储系统,实现了两套存储系统间的远程、异地数据实时容灾备份。以基于对象的存储技术Lustre为基础实现了存储系统,并对存储的读写性能进行了详细测试。建设的容灾备份系统有效解决了新疆天文台观测数据及次生数据的在线存储与数据安全问题。     

丽江2.4米望远镜观测日志辅助系统的设计与研发

望远镜的观测日志在用户进行数据处理以及台站对观测数据进行存储、归档和发布时都非常重要,观测日志往往能提供很多信息以供用户判断观测数据的质量。在观测过程中,观测日志通过观测助手或用户手工记录,存在信息不全、笔误等多种可能,且纸质的观测日志也不利于后期数据的归档和发布。针对丽江2.4 m望远镜云南暗弱天体成像光谱仪的观测数据,设计研发了一套自动记录观测日志的辅助系统,该系统可以自动记录观测数据的日志信息,并提供修改错误信息的功能;系统中以用户的观测时间申请书编号为唯一代码对数据进行管理,从而实现了根据不同用户进行观测数据打包的功能。在保护观测数据权限的同时,降低了笔误带来的影响,提高了观测日志的准确性,最终提高望远镜的观测效率。     

新疆天文台数据中心建设与应用

经过多年观测,新疆天文台积累了大量珍贵的观测数据。如何高效管理快速增长的海量观测数据,如何实现全波段观测数据的融合及未来更大口径望远镜产生的海量数据归档与发布是目前新疆天文台急需解决的问题。新疆天文台数据中心面向天文学科研需求提供天文科学数据服务和基础设施,由新疆天文台计算机技术室负责运行与维护。数据中心以最新的虚拟天文台相关标准为基础建设,基本服务包括:为天文观测项目提供数据保存、管理和发布服务;为有价值的天文科学数据及二次处理后的数据提供长期保存和访问服务;为用户提供科学数据归档与发布服务及相关技术支持。数据资源主要有:新疆天文台25 m射电望远镜的脉冲星观测数据;活动星系核观测数据以及分子谱线观测数据。提供的数据服务有:PPMXL星表锥形检索;海量星表数据在线交叉认证;统一内容描述符信息查询等服务。主要介绍新疆天文台数据中心建设及其提供的服务,如何使用已发布的服务在线检索数据及利用标准虚拟天文台工具实现数据操作。     

新疆天文台脉冲星数据检索（英文）

新疆天文台目前已归档32 290条脉冲星观测数据文件,脉冲星数据检索平台提供南山观测站25 m射电望远镜自2000年以来获得的近300颗脉冲星的观测数据检索服务。数据文件和检索、访问方法符合虚拟天文台标准和协议。介绍了如何利用新疆天文台脉冲星数据检索平台获取数据,如何利用虚拟天文台相关工具对数据进行简单处理,及锥形检索、多约束目标检索方法的使用。     

800~975MHz太阳射电数字观测终端的设计与实现

位于云南天文台凤凰山本部的10 m太阳射电望远镜是中国太阳射电物理界重要的观测设备之一,其设计之初,800~975 MHz频段受到移动电话的严重干扰,不能正常工作,因此缺失这一频段的观测资料。近年来,随着微波和数字器件性能的提升以及移动电话工作频段的改变,使得这一重要频段的观测变得可行。针对800~975 MHz频段的太阳射电天文信号,提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)和千兆以太网的实时采集与处理方法。在数据采集和处理过程中,系统采用流水线方式,得到了太阳射电信号的实时频谱图;采用硬件描述语言Verilog实现了千兆以太网的数据传输,提高了传输效率;另外本系统采用分时传输机制,完成千兆以太网的UDP数据包的传输。最后还对所得数据进行了误差分析和结果分析,证明了本文提出的实时信号采集、分析和传输方法的正确性和可靠性。     

新疆天文台26米射电望远镜压缩机压力监控系统设计与实现

新疆天文台南山基地26 m射电望远镜的接收机使用氦气压缩机制冷,压缩机需要定期维护,氦气管在使用过程中会因为磨损而漏气,影响望远镜的正常观测。针对压缩机压力监控的实际需求,设计开发了一套压缩机压力监控系统,可以实现压缩机压力记录、实时监控、实时报警、通过邮件发送报警信息及压力日报表、查询历史工作记录、处理报警信息等功能。介绍了软件系统的框架、软件流程、数据处理原理、实现思想、模块功能、软件界面。系统具有报警迅速,查询功能强大,界面简洁友好,扩展性强等优点,能够满足当前及未来应用的需求。     

电子设备电磁辐射评估软件设计及实现

射电天文台址内仪器设备众多,电磁环境复杂,电磁兼容设计、屏蔽设计及辐射评估均依赖基于测试的数据处理与分析,而程序化是提高测试及数据分析效率的唯一手段。浅析了电磁辐射评估系统的硬件组成、评估流程、软件开发目标及关键技术点;基于软件需求分析及评估过程中的数据传递、数据处理及数据存储,给出了评估软件的设计流程图、数据流图及二维差值算法流程图;分析了电磁辐射评估过程中主要数据特征,开发了基于数据源、数据库的数据存储及管理模块。其次,基于Microsoft Visual Studio 2010开发平台,通过大量的程序调试与界面优化,完成了电磁辐射评估软件开发,能够对仪器设备辐射特性进行快速测试、分析与评估,为射电天文台址电磁兼容性改造和射电望远镜系统兼容性设计提供重要的参考依据。     

射电天空与观测源分布可视化软件

射电天文观测需要事先对射电源分布及天空背景有清晰的了解。目前国内射电天文台站缺乏射电天空与观测源分布可视化软件来对射电天空背景和观测源进行显示。开发一款简洁、移植性强的可视化软件,方便观测者直观地了解射电天空,帮助他们制定合理的观测计划。该软件使用C语言及PGPLOT子函数库编写,在Linux系统下运行,实现了星空的实时查询和按时查询,并支持用户更改观测台站、天空背景和射电源表等。该软件具有很好的扩展能力,将面向国内各天文台站及天文爱好者开源发布。     

云南天文台Hα全日面观测数据服务系统

云南天文台Hα全日面望远镜是云南天文台太阳观测的主要仪器之一。经过十几年的运行,望远镜积累了大量的观测数据,并且这些数据还在以每天1～2Gbyte的速度增长。为了保存这些数据,便于进行数据共享,建立了Hα全日面观测数据服务系统。硬件方面,采用DAS+NAS的存储方案;软件方面采用PHP+MySQL的方案。本系统的基本功能包括数据存储、数据备份、数据查询和数据下载,并已经正常运行了半年左右。介绍了这一系统的设计方案和基本结构。由于这一系统更多的是为澄江1m红外太阳塔的有关系统的设计提供经验和参照,因此在文中相关部分初步讨论了某些针对澄江1m红外太阳塔有关系统的考虑。     

相干消色散脉冲星观测系统的研究

云南天文台射电天文研究团组利用从美国伯克利大学CASPER天文信号与电子学研究中心购买的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)接收机平台ROACH2,实现了512 MHz输入带宽,512 MHz带宽分为128通道输出(每个通道4 M带宽),8比特采样和双极化输入(1 024 MHz)的基带数据采集终端。海量数据传输方式通过SFP+万兆网口实现,利用编写的脚本文件调用DSPSR程序包实现数据的解码、相干消色散、偏振计算和折叠等处理。数据处理结果以PSRFITS格式存储。构建以ROACH2为基带数据采集终端和DSPSR为数据处理核心的脉冲星观测系统,相比于以VLBI观测终端为基础构建的观测系统,在观测模式、数据处理方法、运算效率和观测数据的通用性等方面具有更好的优越性。     

基于虚拟天文台的HXMT卫星数据检索发布系统设计与实现

目前,国际上诸多天文项目均遵循虚拟天文台（Virtual Observatory,VO）标准协议开发各天文数据检索发布系统,对外公开发布数据,并对数据资源进行VO注册,从而使用户通过虚拟天文台门户网站即可访问获取不同天文项目的数据集.硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星项目也将虚拟天文台技术引入HXMT卫星数据检索发布系统的设计与实现过程中,既满足HXMT卫星数据发布需求,又将HXMT卫星数据融入虚拟天文台环境,实现国际天文数据的共享共用.系统提出了符合虚拟天文台规范的体系架构,并选取SCS锥形检索、VOTable数据格式等虚拟天文台标准协议加以实现,采用MVC模式、SSH框架以及各种J2EE技术进行软件研发,提供检索访问、浏览下载和可视化功能.实践和应用结果表明,系统在解决天文数据资源互操作、共享发布、检索访问及异构应用集成方面均具有可操作性,对我国空间天文卫星数据检索发布系统的研制具有参考意义.     

Mark5B格式器及10G网络传输系统在VLBI中的应用

由于遥远的天体发出的无线电信号极其微弱,信噪比极低,VLBI系统要想得到较高的测量精度,必须尽量加大测量带宽和提高采样位数,但是这样会导致VLBI终端(比如数字基带转换器)产生的观测数据激增。传统的VLBI终端数据传输系统采用VSI接口,数据最高传输速率限制在2 Gbps,且数据记录设备必须采用定制的Mark5B设备,极其不灵活,因此已经不能适应现在VLBI系统的观测需求。为了提高数据传输速率,增加数据记录设备的灵活性,上海天文台新研制的基于多相滤波器组和快速傅里叶变换方式的数字基带转换器的数据传输系统采用了高速灵活的10 G网络接口。10 G网络系统中数据传输采用报文交换方式,因此数据到达接收端的时间不是精确可靠的,这要求数据在进入10 G网络接口之前必须已经具有标准的VLBI数据格式,所以在10 G网络前端设计了Mark5B格式器。详细介绍了基于现场可编程门阵列的Mark5B格式器及10 G网络传输系统的设计原理,并在文章的最后通过三组实验验证了其功能的正确性和性能的稳定性。     

1．3厘米接收机背架调整系统设计

基于新疆天文台研制的1．3em双极化制冷接收机的安装及观测需求,设计了其背架调整系统。首先,通过力学分析选择合适的滚珠丝杠及驱动电机;其次,通过对电机进行测试,研制电机驱动模块,以满足安装要求;最后,编写电机驱动控制软件,实现终端对接收机馈源的精确控制。     

基于网络的GNSS共视时间比对数据传输系统的设计与实现

为了实现远程时间同步中的共视数据自动、连续传输,提出了基于TCP/IP协议来实现C/S模式的数据传输方案。阐述了数据发送端与接收端的传输原理和实现方案。发送端通过串口采集数据并通过网络将其传输到接收端,接收端接收发送端的数据并对其检验并保存。设计了发送端与接收端自动重连接功能,实现了数据传输的连续性。测试表明:采用基于TCP/IP协议和C/S模式的数据传输系统能够实现共视数据自动、连续、可靠的传输。     

2.4m望远镜摄谱仪狭缝监视系统

为了实现对云南天文台2.4m望远镜摄谱仪狭缝的远程监视,我们以CPLD为核心设计了CCD控制器,用PC-104嵌入式计算机采集图像,利用pcAnywhere软件实现远程数据传输,以较低的成本设计制作了一套狭缝监视系统。该系统目前已经通过测试,达到了狭缝监视的基本要求,并为下一步实现自动导星和Robotic观测打下了基础。本文详细介绍了该系统的软硬件设计和测试结果。     

FocusGEO软件系统的设计与实现

FocusGEO是上海天文台自行研制的新一代地球同步轨道动态监视系统,与大部分商用成熟的天文望远镜相比缺乏标准的硬件底层驱动,同时受运行环境的限制,无法设计开发基于Linux的RTS2或基于Windows的ASCOM的全自动软件系统。研究团队针对FocusGEO的特殊需求,自行设计开发了一套基于Windows的软件系统,可实现望远镜自动观测、资料实时处理、数据传输与数据管理等过程。介绍了软件系统的实现框架、整体流程和数据并行处理的原理,并重点讨论图像实时转换与传输和数据实时处理与入库的实现方法。长时间的观测运行表明,软件系统工作稳定可靠,可为非通用望远镜系统的自动控制软件开发提供借鉴。     

CVN高速数据记录与回放硬盘系统及其应用

CVN硬盘系统是上海天文台VLBI技术实验室自行研制的VLBI数据高速记录与回放系统。它以通用PC机和Linux操作系统为平台。该系统与原有磁带机系统相比具有数据记录质量高、可靠性好和价格低等特点，已安置在乌鲁木齐南山、上海佘山观测站和昆明流动站，多次成功地进行了卫星和河外射电源的观测。目前中国VLBI网观测的数据记录和回放已全部由CVN硬盘系统承担，完全替代了原有的磁带系统。现有的上海相关处理机通过专用回放接口，能直接处理记录在硬盘上的数据。在此基础上还进行了软件相关处理方法和e—VLBI数据传输实验。通过多次观测，该系统的性能已得到不断改进，将成为我国“嫦娥一号”探月工程中的VLBI数据系统的候选者，也可应用于其它高速数据记录领域。     

基于ROACH2的脉冲星终端研制进展

脉冲星观测研究一直是新疆天文台的主要研究方向,未来建设的新疆110 m口径全可动射电望远镜(简称QTT)也将其作为主要研究方向之一。南山25 m射电望远镜当前使用的脉冲星单脉冲观测终端AFB已使用近20年,系统老化严重,为升级现有单脉冲观测系统,也为QTT的终端设计做预研,基于ROACH2研制了一套脉冲星观测系统。该系统采用氢钟与GPS时间同步以提供秒起始信号,对采样时钟计数并打入数据帧以获取精准时间间隔,两者合成即可获得精确时间信息;采用共享内存缓冲区,使数据在多进程间共享实现并行实时处理。该系统可用于脉冲星单脉冲或到达时间观测,也可用于脉冲星、RRAT或FRB等搜寻。已在南山进行单脉冲、长时间折叠、FRB实时搜寻等观测试验,试验数据表明该终端准确、稳定、可靠,已达到投入观测使用的要求。     

空间太阳望远镜高速数据传输系统

“空间太阳望远镜”是中国的一项非常重要的天文卫星计划。卫星上将搭载 5个有效载荷 ,在可见光、远紫外、硬X射线、软X射线、Hα和射电波段同时观测太阳 ,其中的主光学望远镜口径达 1m。各有效载荷的CCD器件和其它敏感器件每天采集的科学数据量经过预处理后达 50Gbytes,再由数据压缩系统压缩至 8Gbytes,并储存在海量存储器中。如此庞大的数据量要求空间太阳望远镜的科学数据传输系统以高达 60Mbps的码速率向地面站传送。本文所有的工作均围绕着空间太阳望远镜高速数据传输系统展开 :1 .根据空间太阳望远镜的需求 ,综合研究、分析了它的科学数据传输系统的性能指标和特点 ,并作总体的方案设计 ;2 .设计开发了科学数据传输系统的信道编码和信道解码单元。信道编码单元将把海量存储器中的数据转换为适于QPSK射频调制格式化的串行数据流 ,信道解码单元实现相反的过程 ,文中详细给出了信道编码系统的原理、方法和实验结果。设计中引入了新的设计思想和方法 ,通信协议与现有地面站兼容 ;3 .完成了信道编码、解码环路的地面试验 ,结果表明信道编码、解码系统的技术指标完全符合空间太阳望远镜的要求。在理想无噪声条件下 ,闭环试验数据传输结果无误码 ,数据传输率达 60Mbps,是目前国内科学数据传输系统码速率     

基于RTS2的RAO管理系统二次开发

程控自主天文台(Robotic Autonomous Observatory,RAO)是一架能够执行各种远程观测并且能够在任务执行过程中在没有任何人为协助的情况下自主适应各种变化的望远镜.使用程控自主天文台进行自主化观测,是近些年天文学观测模式新的重要发展方向.首先对程控自主天文台历史、现状、应用领域等做了回顾;然后重点介绍了一套程控自主天文台软件管理系统——RTS2;在此基础上对其代码结构进行详细分析,并且以一种小型赤道仪为实例,实现了在RTS2系统下驱动程序的设计.二次开发试验的成功为自行建设基于RTS2的程控自主天文台系统奠定了基础.