一种空间目标光电跟踪新方法

针对目前空间目标光电观测的自动跟踪过程中,容易受到恒星干扰等影响丢帧后失跟的问题,从概率观点分析了光电跟踪的两个环节:状态外推和实时采样.根据估计理论,建立了一种新的光电跟踪方法.方法利用卡尔曼滤波数据融合的本质提高外推的稳健性,通过均值漂移方法实现跟踪窗口的调整.仿真试验表明,新方法能够有效的降低跟踪中干扰的影响,提高跟踪的稳健性.     

射电望远镜多目标观测策略优化

望远镜调度是望远镜运行中的关键组成部分, 用于辅助科研人员进行合理的观测计划安排, 提高望远镜的运行效率, 获取高质量的观测数据. 然而, 由于不同观测项目的科学需求不同, 望远镜的调度过程十分复杂. 针对短周期多目标的观测项目, 考虑望远镜换源时转动时长、观测高度角等因素进行建模, 采用贪心算法对中国科学院新疆天文台南山26m望远镜脉冲星到达时间观测列表进行调度. 通过模拟表明, 使用算法完成的观测列表可以有效地减少观测过程中的平均转动时长, 提升观测数据的质量, 提高望远镜时间利用率, 减少科研人员对观测列表编排的负担.     

太阳耀斑中的射电漂移结构

结合紫金山天文台的太阳射电观测资料,对太阳耀斑中的射电漂移结构进行研究。过去的观测发现,漂移结构太阳耀斑产生的射电爆发伴随一种特殊的结构。观测特征是其中的细结构是由许多小脉冲组成,但整体随时间漂移。过去观测到的这种结构是向低频漂移。观测上他们与太阳耀斑中的等离子团抛射相对应。2003年3月18日,紫金山天文台射电频谱仪观测到的漂移结构是漂向高频。     

利用MUSIC算法分析BL Lac天体S5 0716+714光变周期

将基于多重信号分类的MUSIC谱估计算法引入BL Lac天体光变周期分析中.给出了MUSIC算法的基本原理,利用模拟信号检测了算法的频谱分辨率.从大量文献中收集了BL Lac天体S5 0716+714光学V、R、I 3个波段从1994年到2008年的有效观测数据,用MUSIC算法和平均周期图算法分别计算了它们的光变周期,发现存在两个主要光变周期:一个是(3.33±0.08)yr的周期,另一个是(1.24±0.01)yr的周期.对这两种算法的周期估计性能进行了比较,结果表明,MUSIC谱估计算法对样本长度要求较低,具有良好的分辨特性和抗噪声能力,能提高在样本长度较短情况下光变周期分析的准确性.     

FAST漂移扫描观测:快速射电暴信号模拟与模拟样本

快速射电暴(fast radio burst, FRB)是一种发生在毫秒时标的射电爆发现象。观测发现,它们很可能来自银河系外,对研究致密天体并合、星际介质、宇宙大尺度结构等有着重要意义。中国新近建成的500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)是世界上最大的单天线射电望远镜,其多波束漂移扫描观测有望在快速射电暴观测方面作出贡献。针对FAST的漂移扫描观测模式,开展了多种参数和分布下的快速射电暴模拟,构建了下述快速射电暴的样本:一个是对快速射电暴在射电观测参数空间进行模拟获得的样本;一个是根据快速射电暴本身距离(红移)与色散之间可能存在的关系,进行物理参数空间模拟获得的样本。每个样本均有50 000个模拟的快速射电暴信号,它们不仅可用来检验应用于FAST巡天扫描观测的快速射电暴搜寻算法的探测效率,还可以用来研究FAST漂移扫描观测和各类快速射电暴搜寻算法的选择效应,从而有可能从实际快速射电暴探测结果反推快速射电暴的内禀物理性质和分布。获得的快速射电暴样本对重复快速射电暴观测和数据分析具有借鉴意义。     

漂移扫描CCD用于地球同步轨道卫星观测的初步结果

对于地球同步轨道卫星,目前国内主要采用两种观测手段,即小光电望远镜短曝光观测和天文望远镜跟踪恒星(或卫星)观测.事实上,这两种手段都各自存在不足,尤其对于暗弱目标问题更加显著.利用CCD漂移扫描模式和凝视模式相结合观测地球同步轨道卫星具有明显的优势,小口径望远镜(口径约25cm)就能够获得高质量的目标和恒星圆星像与高精度的定位结果.本文重点阐述了获得高精度地球同步轨道卫星光学位置与星等的原理、方法及步骤;最后,利用实测资料的数据处理结果,分析了所获得的地球同步轨道卫星的内部精度及其误差源.     

一种基于主分量分析的减天光方法

天光是天体观测中的一种重要噪声源.减天光问题是制约多目标光纤光谱观测深度的重要因素.主分量分析(PCA)是统计学的一种分析方法,它可以用来寻找各个天光谱之间的关系,以进一步获得目标光谱中含有的天光成分.为了研究LAMOST的减天光方法,用SDSS的一组原始观测数据进行了仿真实验,实验结果表明,采用PCA方法比SDSS处理程序能够更有效地减天光.最后对PCA方法在LAMOST中的应用前景进行了展望.     

TM65m望远镜谱线观测系统的频率校准

频率校准是进行谱线天文观测前必做的准备工作,对上海天文台TM65m射电望远镜的谱线终端DIBAS(Digital Backend System)进行了频率校准及测试工作,发现它有良好的性能.首先,进行了PCAL信号注入测试,对DIBAS终端的频率分辨率、频率漂移、谱之间间隔的稳定性进行了测试.1 h内,单个尖峰频率漂移的最大变化幅度为0.03通道,尖峰之间间隔的最大起伏为0.05通道.然后,通过对大质量恒星形成区的H_2CO脉泽与吸收线的观测,以及与GBT(Robert C.Byrd Green Bank Telescope)观测结果的比较,发现频率校准的结果是正确的.最后,对W3(OH)进行了1个多小时的羟基脉泽观测和5个多小时的甲醇脉泽观测,发现谱线的谱型保持一致,观测噪声与理论噪声一致,说明频率校准程序是稳定可靠的.     

天文仪器中图像跟踪定位算法的比较研究

天文光学观测中采用快速图像跟踪定位可以降低大气视宁度和望远镜跟踪误差的影响,提高观测效率.针对天文仪器观测的需要选择了两类共5种算法,通过数值实验和实验室实测对这两类算法在不同噪声背景下的精度和稳定性进行了比较研究,数值实验和实验室测试的结果表明归一化互相关法和重心法既有较高的精度,又有较好的抗干扰可靠性,将分别被应用于2.16 m望远镜的高色散光谱仪前置系统和SONG(Stellar Observations Network Group)项目的科学仪器.     

利用3次方位观测天基初轨确定新方法

提出了一种适用于天基空间目标光学观测的初始轨道确定新方法. 通过对比地基和天基观测的几何构型, 分析了利用天基光学观测数据进行初轨确定时计算收敛到观测平台自身轨道的原因. 基于轨道半通径方程和改进Gauss方程, 推导出了斜距条件方程组的解析形式, 将天基光学观测的初轨确定问题转换为求解关于观测时刻斜距变量的非线性条件方程组的问题. 利用轨道能量约束减小了解的搜索区域, 消除了方程组的奇点. 最后利用天基实测数据验证并分析了非线性条件方程组根的性质, 利用低轨光学观测平台对低、中、高轨和大椭圆轨道空间目标的仿真观测数据验证了方法的有效性.     

Sky subtraction for LAMOST

Sky subtraction is a key technique in data reduction of multi-fiber spectra. Knowledge of characteristics related to the instrument is necessary to determine the method adopted in sky subtraction.In this study, we describe the sky subtraction method designed for the Large sky Area Multi-Object fiber Spectroscopic Telescope(LAMOST) survey. The method has been integrated into the LAMOST 2D Pipeline v2.6 and applied to data from LAMOST DR3 and later. For LAMOST, calibration using sky emission lines is used to alleviate the position-dependent(and thus time-dependent) ~ 4% fiber throughput uncertainty and small wavelength instability(0.1 A) during observation. Sky subtraction using principal component analysis(PCA) further reduces 25% of the sky line residual from OH lines in the red part of LAMOST spectra after the master sky spectrum, which is derived from a B-spline fit of 20 sky fibers in each spectrograph. Using this approach, values are adjusted by a sky emission line and subtracted from each fiber. Further analysis shows that our wavelength calibration accuracy is about 4.5 km s~(-1), and the averages of residuals after sky subtraction are about 3% for sky emission lines and 3% for the continuum region. The relative sky subtraction residuals vary with moonlight background brightness, and can reach as low as 1.5% for regions that have sky emission lines during a dark night.Tests on F stars with both similar sky emission line strength and similar object continuum intensity show that the sky emission line residual of LAMOST is smaller than that of the SDSS survey.     

基于JDBC的通用数据库访问和星表录入工具

LAMOST(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope)的巡天战略系统的主要功能是安排观测计划,而规划巡天星表是开展所有工作的初始步骤。天文研究人员或者巡天观测人员需要从各种类型的数据库进行选星、提取和录入。使用JDBC(JavaDatabase Connectivity)数据库访问技术,利用面向对象的编程思想,实现了一个能访问多种类型数据库、获取星表数据、数据格式转换和星表录入的工具,支持大数据量处理,为天文研究人员以及巡天观测管理人员提供帮助。     

LAMOST子镜镀膜研究进展

对大口径光学/红外天文望远镜而言,为保障其稳定高效运行,镜面镀膜是重要的维护环节之一.镀膜质量的好坏直接影响镜面光学反射率的高低,也严重影响到天文望远镜的成像质量、观测效率.国家重大科技基础设施—大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope, LAMOST,又名郭守敬望远镜)自2009年6月通过国家竣工验收并逐步投入巡天观测,目前已进入第2个5 yr巡天计划阶段,取得近两千万的光谱产出和大批高显示度的科学成果. LAMOST共拥有24块施密特改正镜子镜和37块球面主镜子镜,为了确保在野外恶劣观测环境下镜面反射率维持在较高水平,每年要对大批子镜进行镀膜.主要介绍了镀膜需求、镀膜设备,并基于大量实验和多年的完善探索出一套可行的镀膜工艺流程,确保了LAMOST子镜极高的镀膜质量.镀膜后子镜平均反射率高达90%以上,满足了LAMOST光谱巡天的镜面反射率要求.     

基于JDBC的通用数据库访问和星表录人工具

LAMOST（Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope）的巡天战略系统的主要功能是安排观测计划,而规划巡天星表是开展所有工作的初始步骤。天文研究人员或者巡天观测人员需要从各种类型的数据库进行选星、提取和录入。使用JDBC（Java Database Connectivity）数据库访问技术,利用面向对象的编程思想,实现了一个能访问多种类型数据库、获取星表数据、数据格式转换和星表录入的工具,支持大数据量处理,为天文研究人员以及巡天观测管理人员提供帮助。     

LAMOST观测控制系统用户界面设计

位于国家天文台兴隆观测基地的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是世界上最大的、可操控的反射施密特望远镜。为了便于控制望远镜,提高观测效率,设计了观测控制系统图形用户界面。首先分析了LAMOST望远镜的控制软件体系结构,采用基于场景的以用户为中心的设计方法,对界面进行了分析和设计。使用Qt、CORBA、多线程技术和MVC模式,实现了用户界面,并对界面进行了测试。最后,用户界面得到了用户的认可,成功应用于LAMOST观测。     

Estimating stellar atmospheric parameters based on Lasso features

With the rapid development of large scale sky surveys like the Sloan Digital Sky Survey （SDSS）, GAIA and LAMOST （Guoshoujing telescope）, stellar spectra can be obtained on an ever-increasing scale. Therefore, it is necessary to estimate stel- lar atmospheric parameters such as Teff, log g and [Fe/H] automatically to achieve the scientific goals and make full use of the potential value of these observations. Feature selection plays a key role in the automatic measurement of atmospheric parameters. We propose to use the least absolute shrinkage selection operator （Lasso） algorithm to select features from stellar spectra. Feature selection can reduce redundancy in spectra, alleviate the influence of noise, improve calculation speed and enhance the robustness of the estimation system. Based on the extracted features, stellar atmospheric param- eters are estimated by the support vector regression model. Three typical schemes are evaluated on spectral data from both the ELODIE library and SDSS. Experimental results show the potential performance to a certain degree. In addition, results show that our method is stable when applied to different spectra.     

The correction of atmospheric dispersion in LAMOST

Atmospheric refraction and dispersion affect the observational quality and efficiency of the Large Sky Area Multi-object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST). In this paper, by both ZEMAX simulation and numerical calculation, the atmospheric dispersion for LAMOST, which will be installed at the latitude 40°.4 and has a 20 m focal length and F5 focal ratio, are calculated for the 0.75 h before and after the transit time. Various types of dispersion prism to be used for correcting the atmospheric dispersion in LAMOST were calculated and analyzed, from which one was finally adopted. The secondary spectrum of the dispersion prism, the residual dispersion during tracking of the telescope and the installation errors of the dispersion prism are investigated.     

大视场长露光观测中的大气折射影响

利用给出的严格的较差大气折射计算公式,以ＬＡＭＯＳＴ为例,计算了较差大气折射对大视场长露光天文观测的影响．并与其他作者的结果进行了比较．该方法给出的是完整的较差大气折射量,与望远镜和导星方式无关．此外,还讨论了大气色散的影响,并探讨了可能的解决方法     

The Cannon:一种基于光谱数据的恒星参数测量方法

新一代大规模光谱巡天项目产生了近千万条低分辨率恒星光谱,基于这些光谱数据,介绍一种名为The Cannon的机器学习方法。该方法完全基于已知恒星大气参数(有效温度、表面重力加速度和金属丰度等)的光谱数据,通过数据驱动来构建特征向量,建立光谱流量特征和恒星参数的函数对应关系,进而应用到观测光谱数据中,实现对恒星光谱的大气参数求解。The Cannon的主要优势为不直接基于任何恒星物理模型,适用性更广;由于使用了全谱信息,即便对于低信噪比光谱也能得到较高可信度的参数结果,该算法在大规模恒星光谱的数据处理和参数求解方面具有明显的优势。此外,还利用The Cannon得到LAMOST光谱数据中K巨星和M巨星的恒星参数。