基于SQL/NoSQL的空间目标光学特性数据混合存储策略

为解决海量空间目标光学特性数据入库与检索效率低、非结构化数据存储与管理困难、数据服务扩展性差和无法满足多用户获取实时请求数据的问题,提出一种空间目标光学特性数据混合存储策略.首先,利用光学特性数据中光源与探测角度的规律性,对数据进行处理并构建检索策略;其次,结合空间目标光学特性数据应用领域在数据存储、处理和访问方面的需求特点,构建空间目标光学特性数据混合存储策略,并设计了数据检索体系结构;最后,选取空间目标模拟光学特性数据入库和检索两个场景进行验证.实验结果表明,存储数值数据情况下,混合存储策略数据入库效率较传统关系型数据库提高超过17倍;存储数值数据和图像文件情况下,提高超过34倍;在多用户请求下混合存储策略数据检索效率较传统存储策略有较大提升.提出的混合存储策略能够有效地满足空间目标光学特性相关的仿真、测试与实验对数据的实时请求需求.     

用于雷达天文研究的高速基带数据记录系统

为了开展雷达天文科学研究, 将射电望远镜接收的雷达回波信号进行采集和记录, 研究基于SNAP (Smart Network ADC (Analog to Digital Converter) Processor)硬件实验板和快速存储服务器设计并开发了雷达天文基带数据采集与记录系统. 该系统采用CASPER (Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research)提供的图形化FPGA (Field Programmable Gate Array)开发工具流, 设计了双通道、256MHz带宽信号采集和VDIF (VLBI (Very Long Baseline Interferometry) Data Interchange Format)基带数据输出固件程序; 基于HASHPIPE (High Availability SHared PIPeline Engine)多线程管理引擎开发了双万兆以太网口实时基带数据存储程序, 存储带宽达到1GB/s; 最后编写了VDIF格式到雷达天文格式的转换程序. 经过脉冲星信号观测实验检测, 该系统准确、可靠.     

使用体积离散方法计算不规则小天体表面重力场

在小行星探测任务中,航天器轨道设计需要充分考虑到小行星的非球形引力场的影响.太阳系中大部分小行星具有形状不规则、密度不均匀的特点,因此,在没有绕飞轨道数据的情况下,精确计算其引力场非常困难.利用不规则小行星的多面体模型,采用体积离散方法通过直接积分计算小行星引力场球谐系数和表面重力场分布情况.将该方法与多面体方法进行了比较,并以(433)Eros为例,通过该方法计算得到的结果与NEAR(Near-Earth Asteroid Rendezvous)探测器的轨道数据反演结果比较,C20项误差不超过2%,使用该方法对我国小行星探测任务拟探测的(1996)FG3小行星的重力场进行了计算.以嫦娥二号探测器飞越的(4179)Toutatis小行星为例,结合相应的雷达观测数据提供的小行星形状模型,计算其表面引力势情况,为通过飞越任务获取的光学图像分析其表壤的分布、流向等提供了相应的理论依据.该方法适用于密度不均匀天体,可为小行星探测任务轨道设计和着陆提供可靠的小行星引力场数据.     

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。     

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。     

基于相关系数法对时域脉冲雷达探测深度的研究

时域脉冲机制雷达广泛应用于地球探测、月球与深空探测等领域,研究雷达的探测深度有利于分析目标是否在雷达探测范围内。传统的计算方法大多基于经典雷达传输方程,在实际计算时,需要对地下介质结构以及介质特性做先验性假设,进而给出理论的穿透深度。为了克服传统计算探测深度方法的局限性,给出了一种新的计算方法,该方法不需要对探测介质做先验假设,直接从雷达实测数据出发,通过计算雷达数据间的相关性,给出雷达的探测深度。给出了两种具体的计算方法,一种为结合子波形式,另一种是利用道相关形式。分别对两种方法进行了介绍,并通过仿真验证了两种方法在计算雷达穿透深度时的有效性,同时分析了两种计算方法存在的局限性,该研究为后期处理时域脉冲雷达穿透深度问题提供了解决方法。     

中国频谱射电日像仪FITS-IDI文件格式研究

我国新一代中国频谱射电日像仪（Chinese Spectral Radio Heliograph,CSRH）原始观测数据采用自定义格式,在进行后续处理与共享使用时必须转换相应的格式.在分析FITS-IDI（FITS Interferometry Data Interchange）格式的基础上,结合CSRH的实际观测模式与数据产出方式,定义与设计了符合项目情况的FITS-IDI格式及字段,并对FITS-IDI文件中若干字段的值如何获取、计算进行了深入讨论.根据定义生成的FITS-IDI文件已成功导入CASA软件,并可以进行后续处理.经过对CASA测量集文件的核实,证明了数据生成的正确性.本研究有效地推进了CSRH的建设工作,也对其他射电干涉阵数据存储有一定的参考价值.     

基于Cassandra的海量MUSER数据分布式存储与检索研究

明安图射电频谱日像仪每天产生海量观测数据,传统的关系型数据库存储和管理这些数据时,面临着读写延迟高、性能和容量扩展能力有限以及可用性弱等诸多问题。针对这些问题,开展了基于No SQL的海量数据存储与检索应用研究。首先,详细分析了明安图射电频谱日像仪的数据特点、存储需要以及面临的问题;然后,对明安图射电频谱日像仪进行数据建模,给出了明安图射电频谱日像仪的列式非关系型数据模型,同时提出了元数据和数据在No SQL中的同步存储方法,解决了二者的一致性问题,在此基础上实现了基于Cassandra的海量天文数据存储管理系统(MBDMS);最后通过实验验证了系统存储与检索的高效性、扩展性以及可行性。实验结果表明,MBDMS可以很好地满足数据管理的需要,是解决当前数据存储问题的一种有效方案。     

天文数据库回顾与展望

随着新一代巡天观测、时域观测等天文项目的推进,当前的天文数据量越来越大。面对天文领域日益增长的大数据集和大数据流,需要一些高效的数据存储和数据处理方法来对数据进行管理。天文数据库以及在其基础上提供的数据服务的出现部分解决了这样的问题。借助于计算机技术和信息技术的进步,一些更加专业的针对天文领域的数据发现、数据挖掘、数据交互等工作正在逐步标准化。基于虚拟天文台技术和天文信息学的新型天文数据服务正深入天文用户的日常科研生活中。首先简单回顾了天文数据库的历史,然后通过对几个典型天文数据库的举例分析,从天文数据库的类型、提供的服务等方面介绍了当前天文数据库的特点和最新进展,并对今后天文数据库的发展做了展望。     

VO数据访问服务客户端系统的设计与实现

虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)基于新兴的数据网格技术,实现异地异构海量天文数据统一联合资源的访问.这些服务对外提供简单、直观的访问操作接口.立足VO-DAS的接口服务,我们设计了一套客户端系统,即VO-DAS的GUI客户端和命令行客户端.数据用户可以通过客户端实现对VO-DAS接口的调用,从而访问分布存储的异构天文数据资源.