lbb-用于射电天文VLBI基带数据读写的库

Library for Baseband (lbb)是一个自研的用于读取解析甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)基带数据的工具库,主要用于VLBI观测中对终端基带数据的读取、解析及输出结果分析.该软件库通过对基带数据的自动判断,自动实现读取不同数据格式的功能,并提供了各种各样的API (Application Programming Interface)功能供用户调用.目前lbb软件库已经成功应用在了探月工程VLBI测轨任务中的硬件相关处理机配置项和测地VLBI观测数据的预处理.文章详细介绍了lbb软件库的设计、功能及用法.     

VGOS观测网初步观测及其讨论

为满足天文和测地研究需要,国际甚长基线干涉测量(VLBI)服务组织(IVS)提出了新一代VLBI空间测地计划—VLBI全球观测系统(VGOS)。按照VGOS技术规范,我国第一套VGOS系统于2016年初在中国科学院国家授时中心落成。为满足GEO卫星、射电源较差观测需求,需要制作全新的观测纲要。通过选取与卫星近角距的射电源来消除观测系统误差对卫星定轨的影响,最后利用软件相关处理机对观测数据进行相关处理并给出观测的初步结果,结果表明观测达到预计的观测精度。     

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[1]".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.     

新一代S2FS终端控制软件

上海天台余山25m观测站S2—PT终端系统用于甚长基线干涉测量(VLBI)实验。它在实验中按不同的模式将实验数据记录在录像带上。新一代S2FS控制软件使用一个观测纲要件和一个过程控制件在FS(Field System)软件下控制S2终端系统。     

新一代S2FS终端控制软件

上海天文台佘山 2 5m观测站S2 -PT终端系统用于甚长基线干涉测量 (VLBI)实验。它在实验中按不同的模式将实验数据记录在录像带上。新一代S2FS控制软件使用一个观测纲要文件和一个过程控制文件在FS(FieldSystem)软件下控制S2终端系统     

天马13m射电望远镜高精度指向模型的建立

天马13 m射电望远镜是专为空间大地测量的新一代甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)天线,即VGOS(VLBI Global Observing System)系统。VGOS观测将从调度、相关、观测策略到分析各方面改变甚长基线干涉测量。与传统测地观测相比,VGOS观测将数据精度提高1～2个数量级。天马13 m射电望远镜安装了3～15 GHz宽频制冷接收机,一般要求天线指向偏差小于最高频率波束宽度的1/10。为满足高精度指向要求,详细介绍了建立指向的方法和天线控制扫描策略,给出了系统误差修正模型的完全表达式,明确了指向修正模型中的参数意义。基于该天线指向扫描的实测数据,实测评估了望远镜的指向精度。采用最小二乘法对覆盖全天区的数据样本进行拟合,得到天马13 m射电望远镜指向模型,并加载到天线伺服控制系统进行验证,得到了优于10″的盲指误差。     

卫星定位精度对在轨甚低频干涉测量影响分析

由于地球电离层的阻挡以及其他干扰,在地面难以进行有效的甚低频天文观测,而使用搭载于绕地或绕月轨道卫星上的甚低频天线进行干涉观测会大大提高观测灵敏度和角分辨率.卫星定位精度会影响观测数据的处理结果,进而影响成图质量,并且会大幅影响飞行项目的复杂度和总成本.首先分析卫星姿态控制精度和星间基线测量精度对绕地轨道甚低频干涉观测的影响,之后对干涉观测中信号延时误差进行仿真,研究延时误差与数据相关处理中条纹搜索范围之间的关系,并对数据计算速度需求进行估算.分析和仿真结果可以辅助相关空间甚低频观测项目总体方案的制定和工程指标的优化.     

低纬子午环配备科学CCD后的课题目标

本文根据基本天体测量的主要任务和目前发展趋势的要求,以及低纬子午环配备ＣＣＤ后的观测精度、效率和极限星等,提出了该仪器长期观测;的目标,包括建立实用的准惯性天球参考架和动力学参考架,为太阳系动力学研究,为银河系结构和运动学研究,为某些天体物理课题研究的需要,提供有用的观测数据,为本地的地震预报和天文地震研究提供参考数据。在甚长基线射电干涉测量技术和空间测量技术迅速发展的时代,地面光学天体测量仍具有     

乌鲁木齐天文站在月球探测同波束干涉测量中的作用

首先简要介绍同波束干涉测量技术,随后叙述中国科学院国家天文台乌鲁木齐天文站在2008年成功完成了约200 h日本月球卫星SELENE同波束较差甚长基线干涉测量,并阐述乌站在此次VLBI中的作用。给出利用SELENE的观测数据,分析、解算出乌站25 m天线与日本VERA网相关台站基线Rstar、Vstar的S1、S2、S3、X频段的较差相关相位、较差相关相位残差,以及对各频段的较差相关相位、较差相关相位残差比对,最后获得较差相位时延。结果显示,同波束甚长基线干涉测量比传统VLBI观测得到的群时延精度提高了1～2个量级。     

YH-1星载超稳定晶振的频率稳定性的测试与分析

中国首个火星探测器萤火1号拟定在2011年发射升空。探测器上配备了一组(2个)超稳定晶体振荡器,该组晶体振荡器为X波段发射机提供频率标准,向地球发射下行信号。地面台站采用无线电开环多普勒和甚长基线干涉测量技术,对其进行通信、导航和跟踪。分析处理了萤火1号的超稳定晶体振荡器频率实验测试数据,确认晶体振荡器的频率稳定度约为1×10~(12),此结果可以作为火星探测器精密测定轨的有力支撑。     

上海天文台硬件相关处理机Mark5数据回放功能实现

m2hc程序是上海天文台硬件相关处理机的一个子系统，实现从Mark5系统自动回放甚长基线干涉测量（VLBI）原始观测数据给相关处理机的功能。目前已工作在绕月探测工程VLBI测轨任务中。该文详细介绍了m2hc的设计和实现以及应用结果。     

基于多重网格的射电源条纹搜索算法研究

空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Infertaro-meter,VLBI)是射电天文未来重要的发展方向,但其观测系统和轨道等不稳定因素会导致相关处理机所需的预报时延模型与实际时延相差较大,在这种情况下很难获得干涉条纹.提出了基于多重网格的射电源条纹搜索算法,可以在不使用时延模型的情况下,使相...     

嫦娥四号VLBI群时延跳变研究

相时延处理软件是嫦娥四号(CE-4)任务甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)测轨分系统软件配置项之一,利用其处理着陆巡视器X波段DOR(Differential One-way Ranging)信号时,观测弧段(scan)内偶尔存在残余群时延跳变问题.论文主要分为两部分:一是根据VLBI信号接收和数据处理流程,从相关相位、频率、幅度和功率方面进行分析,最终将影响因素定位在昆明测站模拟信号异常;二是以scan内时延跳变影响因素分析为基础,通过修正异常基线相关相位,研究残余群时延跳变事后改正方法,并利用定轨软件验证其有效性,升级了相时延处理软件.     

IVS分析中心EOP产品及精度评估

介绍了国际测地/天体测量学甚长基线干涉测量服务(International Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Service for Geodesy and Astrometry, IVS)组织机构及下属分析中心概况.系统归纳了目前IVS发布的地球定向参数(Earth Orientation Parameters, EOP)产品类型及不同观测类型的用途.利用2010—2019年公开发布的观测资料,对IVS不同分析中心的EOP日常监测和服务能力进行了评估.通过构造观测台站所构成的几何体积,分析了EOP精度与测站数量、测站网分布的关系,统计了IVS不同观测类型的EOP解算精度.此外,综合公开发布的美国、欧洲等区域网观测数据,分析了不同地区区域网的常规及加强观测结果与IVS结果的差异.结果表明:EOP的解算精度与观测台站的分布密切相关, IVS常规观测确定的极移分量的外符合精度优于0.2 mas,世界时(Universal Time, UT1)与协调世界时(Coordinated Universal Time,UTC)之差(UT1-UTC)的精度在0.015 ms左右,加强观测的UT1-UTC值与国际自转服务组织(International Earth Rotation Service, IERS)的C04之间存在0.02–0.03 ms的差异.区域观测网的精度受观测网形和基线长度制约,总体劣于IVS观测精度,其中,美国甚长基线干涉阵列(Very Long Baseline Array, VLBA)的常规及加强观测结果与IVS全球观测结果最接近.     

S5 2007+777的射电性质研究

S5 2007+777是一个典型的低峰值频率的蝎虎天体,该天体具有kpc尺度的X射线喷流,文献中利用模型估算的方法,得出X射线波段的多普勒因子达到13.0,从而喷流尺度可以达到Mpc量级.在此,搜集了有关S5 2007+777的欧洲甚长基线射电干涉网(European VLBI Network, EVN)高分辨率档案数据、美国甚长基线射电干涉网(Very Long Baseline Array, VLBA) 15 GHz观测数据等,研究了喷流的射电结构、亮温度、自行等方面的性质,发现该源的甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)不同波段的喷流方向一致,但与文献中给出的kpc尺度的X射线喷流和甚大阵(Very Large Array, VLA)射电喷流方向存在一定的差异,说明该源的喷流辐射存在多普勒增亮效应.由VLBI观测得到的亮温度,估算了该源的射电多普勒因子的平均值及中值均为5.0,此值小于文献中X射线波段的多普勒因子,但与文献中利用其他方法得到的射电波段多普勒因子是一致的;另外,对多历元观测数据的拟合发现此源相同波段的各个成分在长历元上没有明显的自行,短历元上的自行甚至是视超光速运动.这可能是由低表面亮度成分中心位置的转移造成的.这同时也验证了之前估算的射电多普勒因子不是很大,小于X射线波段多普勒因子的结论.利用所得到的射电多普勒因子,发现该源具有较大尺度的本征射电喷流,可达到0.5 Mpc,由于这里使用的是均值,因此说明该源也有可能具有接近巨射电星系尺度的喷流.     

低纬子午环配备科学CCD后的课题目标

本文根据基本天体测量的主要任务和目前发展趋势的要求 ,以及低纬子午环配备CCD后的观测精度、效率和极限星等 ,提出了该仪器长期观测的课题目标 ,包括建立实用的准惯性天球参考架和动力学参考架 ,为太阳系动力学研究 ,为银河系结构和运动学研究 ,为某些天体物理课题研究的需要 ,提供有用的观测数据 ,为本地的地震预报和天文地震研究提供参考数据。在甚长基线射电干涉测量技术和空间测量技术迅速发展的时代 ,地面光学天体测量仍具有其不可取代的优势 ,只要能高精度地测定仪器的各种误差 ,消除仪器重力变形和热变形的影响 ,并尽可能消除由地球大气因素引起的系统误差影响 ,取得与空间测量平均而言可比的观测精度 ,两者相互配合 ,取长补短 ,就能更好地为上述诸多课题目标开展观测和研究 ,促进天体测量学和有关学科的发展 ,文中对这些要求的实现作了必要的叙述。     

基于天文开源软件的卫星干涉测量数据处理系统

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.     

高精度天体测量资料处理的相对论模型和引力理论的检验

随着科学技术的迅猛发展,现今的天体力学和天体测量已经发生了日新月异的变化.人类已经能够近距离探测太阳系内的一些天体,精度也达到了前所未有的程度.例如,激光测月(LLR)的精度已经达到了3 mm,正在向1 mm迈进;激光测卫(SLR),如激光地球动力学卫星(LAGEOS)的测轨精度已经达到了0.5 mas;甚长基线干涉测量(VLBI)的精度已经好于0.1 mas;对于未来的两个空间探测计划,全天天体测量干涉仪(GAIA)和空间干涉测量任务(SIM)都有望达到μas的精度.面对当前和未来如此高的精度要求,一方面已经认识到牛顿力学体系已经无法适用于高精度的天     

FITS变长数组在暗物质卫星数据存储中的应用研究

FITS是空间天文领域广泛使用的一种数据格式,空间天文数据文件通常采用定长数据结构存储为FITS文件。作为我国首颗发射的空间科学卫星,暗物质粒子探测卫星科学数据源包具有长度可变的特点。在暗物质卫星数据处理过程中,急需设计支持可变长度数据的存储结构和处理方法。设计了一种支持长度可变数组的FITS格式,并实现了采用该数据结构的数据处理、存储和管理。应用于暗物质卫星地面处理中,验证结果表明,该方法实现了编辑级产品数据存储,显著降低了产品数据量,节约了存储空间,同时提升了处理效率。     

利用Halo轨道仿真开展嫦娥四号中继星与月面设备干涉基线的研究

初步建立了嫦娥四号中继星的晕轨道(Halo轨道)数值模型,将其应用于空间低频射电天文观测的干涉测量仿真,以地月拉格朗日平动点L_2区域的Halo轨道为基础,以发布的嫦娥四号中继星理论轨道为参考,校准和调整模型参数,通过时间和空间参考系统的变换,把轨道数据转换到L_2点旋转坐标系。然后对比Halo轨道模型与理论轨道数据之间的差别,对比模拟和理论数据分别与月面设备形成基线的长度,并对结果进行分析。两者在所分析的运行阶段,与月面设备联成基线的长度差在60 km以内,在高频频带基本满足干涉测量条纹搜索对基线初值精度的需求。