日冕物质抛射的低频射电特征

日冕物质抛射(ChIEs)经常被观测到和其他日面活动相伴生，太阳耀斑、日珥爆发、盔状冕流等许多太阳现象，都与它有直接或间接的关系。射电观测是研究CMEs的一种重要的补充工具。多频率的射电成像观测能很好地研究CMEs的初始阶段，而且可以得到关于CMEs触发机制特征的更多信息。概括了CMEs与低频射电的关系，介绍了低频射电的观测仪器，分析了CMEs低频射电所表现出来的特征，考虑了CMEs的初发机制，总结了尚待解决的问题，表明了CMEs研究是基于多类数据和全电磁辐射波段的。     

基于LabVIEW的双通道太阳射电频谱观测系统设计

太阳射电爆发是太阳耀斑和日冕物质抛射等爆发过程的重要表现形式,是卫星通信和导航系统、地面电网系统、人类生活环境的潜在影响因素之一。对太阳射电爆发的监测与研究不仅可以预报空间天气,还可以作为太阳物理的研究工具。介绍了基于LabVIEW平台设计开发的双通道高速太阳射电频谱观测系统,针对太阳射电爆发具有随机性和持续时间短、变化快的特点实现对太阳射电爆发的监测。系统采用高速信号采集卡以1.5 GS/s的速率进行信号采集,系统时间分辨率可达4 ms,频率分辨率达45.776 4 kHz。采集的信号经过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)功率谱分析处理后输出显示其频谱图和瀑布图,得到太阳射电爆发的频率、强度以及持续时间等信息。观测数据利用文件传输协议(File Transfer Protocol, FTP)上传至服务器,实现存储资源的优化,观测数据的共享。该系统集成度高,可以应用于分析澄江抚仙湖观测基地11 m太阳射电望远镜输出的70～700 MHz信号。     

一种基于多尺度带通滤波的洁化算法与GPU实现

中国新一代射电频谱日像仪——明安图射电频谱日像仪以高时间、高空间、高频率分辨率工作在0.4 GHz~15 GHz,为太阳爆发活动初始能量释放区的物理过程、太阳电子加速等研究开辟了新的窗口。高性能、高质量太阳成像算法是日像仪数据处理流水线至关重要的研究内容。参考法国墨东天文台太阳干涉阵的数据处理方法,系统讨论分析了多尺度洁化(Multi-Scale CLEAN)算法,给出了适用于日像仪的多尺度洁化算法参数,并重点讨论了算法的图形处理器并行实现。实验结果表明,改进的多尺度洁化在算法效率上比基于图形处理器实现的H9gbom CLEAN提高了近3倍,有效提高了整个数据处理流水线的性能。     

太阳射电辐射的第四种成份——太阳射电快变分量

太阳射电天文学从1942年诞生到现在,人们已经观测到并证实了的太阳射电基本辐射成份有三种:它们是太阳射电爆发分量、太阳射电缓变分量和太阳射电宁静分量。 本文报导的是,在经过太阳活动22周峰年的国内联合观测以及参加Fares22和Max’91 Compaign国际联合观测中,我们已经观测到并从大量观测资料中证实了的是,太阳上存在有第四种射电辐射成份——太阳射电快速变化分量。     

2840MHz太阳射电辐射流量计的升级改造

叙述了国家天文台升级改造后的2 840 MHz太阳射电辐射流量计的设计特点、性能、结构及观测结果。升级改造后的太阳射电辐射流量计将在较高时间分辨率上实时得到2 840 MHz频率上的太阳流量,为太阳物理研究积累丰富的观测数据,是太阳活动监测和预报的重要参数之一。     

日食的射电观测

日食为射电天文提供了一维高空间分辨率太阳射电观测机会,日食射电观测在太阳射电物理的发展上起过重要的作用,文中对日食射电观测的若干重要因素作了介绍和分析,日食射电观测在我国太阳射电天文台发展上也起了重要作用,文中简要介绍了在我国组织观测的１９５８年,１９６８年,１９８０年及１９８７年太阳射电日食观测及其主要结果。     

基于RASCIL的W-projection和W-stacking并行算法实测研究

在射电干涉阵的大视场成像中,W-projection和W-stacking是两类主要成像方法,本文对这两种成像方法进行了并行实测研究。首先分析了两种成像方法的基本原理框架,在此基础上对两种成像方法并行实现的关键因素进行讨论和分析。利用已经校准的射电干涉阵观测数据对两种成像方法基于射电天文模拟、校准和成像库(Radio Astronomy Simulation, Calibration, and Imaging Library, RASCIL)分别进行并行策略研究和并行计算实验。通过对并行计算时间、并行效率和并行资源配置模式的分析,得到了两种成像方法基于RASCIL(https://gitlab.com/ska-telescope/external/rascil)的并行计算性能,结果表明,两种成像方法都适合采用Strong Scaling的并行资源配置模式进行并行计算,基于RASCIL的W-stacking并行计算还有比较大的性能提升空间。     

尖峰爆发标度律及其对新一代太阳射电望远镜参数的约束

射电观测是太阳物理和日地空间科学的重要探测手段,尤其是对于太阳爆发过程中的太阳非热粒子加速、发射和传播等过程.迄今,世界各地研制建成了上百台太阳射电望远镜,包括射电流量计、射电动态频谱仪和射电日像仪等.基于技术进步和新的科学设想,人们还在不断提出新的太阳射电望远镜计划.研制新的太阳射电望远镜时,需要考虑观测频率、带宽、时间分辨率、频率分辨率、空间分辨率、偏振精度等设计参数.事实上,过度追求高参数往往会无法实现期望的科学目标.如何合理地选择太阳射电望远镜的参数呢?长期的观测研究发现太阳射电爆发常常可分成一系列从长到短不同时标的爆发过程,其中,尖峰爆发是最小时间尺度的爆发现象,同时也是太阳上目前发现的最小空间尺度上的爆发过程,可看成一种元爆发过程,可能对应于单一的磁场重联和磁能释放.根据太阳射电天文学研究,识别尖峰爆发是对新一代太阳射电望远镜的基本要求.尖峰爆发的时间尺度和空间尺度又是随频率而变化的.从分析不同频段太阳射电尖峰爆发的时间和带宽的标度律来说明如何为新一代望远镜的设计选择合理的参数指标,并提出谱-像结合观测模式,最大程度地保证望远镜科学目标的实现.这种观测模式或将成为未来太阳射电观测的主要方式,对揭示太阳爆发现象中的非热过程的物理本质具有非常重要的意义.     

基于Python的SKA-RASCIL中的天线增益校准实现

天线增益校准是射电天文观测数据处理过程中的一个关键步骤。分析了经典的天线增益校准算法Antsol的基本原理,并基于Python对Antsol算法进行了高性能实现,所完成的程序代码已经集成到平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)的射电天文模拟校准成像软件(Radio Astronomy Simulation,Calibration and Imaging Library,RASCIL)中,不仅为当前平方公里阵列数据处理提供了支撑,也为未来数据处理的性能优化提供算法参考。     

日食的射电观测(英)

日食为射电天文提供了一维高空间分辨率太阳射电观测机会．日食射电观测在太阳射电物理的发展上起过重要的作用．文中对日食射电观测的若干重要因素作了介绍和分析．日食射电观测在我国太阳射电天文发展上也起了重要作用．文中简要介绍了在我国组织观测的1958年、1968年、1980年及1987年的太阳射电日食观测及其主要结果．     

紫金山天文台太阳射电频谱仪定标

定标是射电天文观测中基础而重要的工作.定标工作可以得到太阳观测中的一个重要物理量:太阳射电辐射流量,可以扣除射电频谱仪的通道不均匀性,清晰显示射电频谱特征.结合紫金山天文台射电频谱仪的观测数据,详细介绍了定标的基本方法,分析了定标常数的变化情况,最后给出了定标结果,并与野边山射电偏振计以及RHESSI(The Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager)卫星硬X射线波段的几个太阳耀斑的观测结果进行了比较,结果符合耀斑的光变特征.其中对一个耀斑脉冲相硬X射线流量和微波光变的相关性的分析表明这些观测可以用来研究有关的辐射机制以及相应的能量释放和粒子加速过程.     

太阳低频射电干涉阵的构建仿真

介绍了低频射电干涉阵的发展情况、研究领域,讨论了国际上的LOFAR、LWA和MWA等低频射电项目.借鉴当今的低频射电项目,结合云南的地理和太阳射电优势,设想在云南省内构建一个太阳低频射电干涉阵,观测频率在30 MHz～250 MHz范围内,文中仿真了太阳低频射电干涉阵(4台站),比较和分析了通过优化算法得到的阵列的UV覆盖、脏束(Dirty beam);讨论了低频射电干涉阵的观测模式、射电干扰、低频射电成像等问题;分析低频射电阵在观测太阳爆发性活动产生的日冕物质抛射(Coronal Mass Ejections,CME)、耀斑、射电爆发的可能性;通过上述的仿真和分析构建太阳低频射电干涉阵面临的问题,可以为今后建立阵列提供依据.     

明安图观测基地复杂电磁环境和干扰消减措施

射频干扰是射电天文观测设备无法回避的问题。国家天文台(内蒙古)明安图观测基地多台各具特色的射电观测设备、各类电磁辐射源及其传播路径共同组成了复杂的电磁环境。现有超宽带高分辨太阳射电成像观测设备——明安图射电频谱日像仪,以及即将建设的子午二期工程的太阳行星际监测系统,包括米波-十米波射电日像仪、行星际闪烁望远镜和超宽带射电频谱仪等,全部频率覆盖1 MHz～15 GHz,观测结果用于太阳物理、空间天气监测和预报的关键问题研究,也对电磁环境提出了更高要求。介绍了明安图观测基地的观测设备及其地理环境,给出了方位频率功率谱、立体方向图、时间频率功率谱等射频干扰的初步监测结果,讨论了射频干扰预防、消减及射频干扰自监测方案。     

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。     

低频射电天线数字终端的设计与实现

自天文观测进入全波段观测时代以来,全波段中的低频射电信号是新的重要观测波段以及研究窗口。鉴于此波段的信息对于研究太阳以及行星的射电爆发具有重要意义,并且人类对此频段的研究几乎处于空白状态,现在欧美一些国家以及我国都已经适时地开启了相关研究。目前中国科学院云南天文台已经开启了此项目的建设,现已有4台低频射电天线可以测试使用。其低频射电天线阵可以和云南天文台已有的10 m太阳射电望远镜以及11 m太阳射电望远镜配合使用,用于更精确地观测太阳或者其他行星的射电信息。设计首先由A/D板卡接收来自低频射电天线的低频天文信号,接着A/D板卡把转换的数字信号以差分信号的形式传至现场可编程门阵列板卡;现场可编程门阵列对数据整合处理,通过异步先入先出队列(First Input First Output,FIFO)跨时钟域的形式把数据通过千兆以太网以UDP协议的形式传至PC端;然后PC端设计的软件对传输来的数据做加窗和快速傅里叶变换处理并显示。     

蒙城太阳射电频谱仪的定标

太阳射电爆发的动态频谱观测是研究太阳活动的重要手段之一.基于对2015年8月27日蒙城太阳射电频谱仪(Mc SRS)所观测得到一个M2.9级太阳耀斑光变特征的分析,发现由于仪器电子学上的问题,传统定标方法给出的结果并不理想.利用日本野边山的射电偏振仪(NoRP)/射电日像仪(NoRH)以及地球静止轨道环境业务卫星(GOES)的观测数据,结合有关辐射机制可以对定标方法进行改进.和传统的定标方法相比,改进后的定标结果和NoRP/NoRH的观测结果显示出更好的相关性,更好地揭示了耀斑射电频谱的演化规律.     

一种基于支持向量机的射电可见度数据自动标注方法

对中国明安图超宽频谱射电日像仪(Mingantu Ultrawide Spectral Radioheliograph,MUSER)观测所得到的可见度数据进行标注(Flag),以剔除数据中的异常值是后续成图处理的一个重要工作.研究中利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)技术建立可信可见度数据标记模型,进而利用模型对可见度数据测试样本集进行测试标注.结果表明,该方法与传统基于统计的方法相比准确率有明显改进,可较好地判断出故障天线,对MUSER故障天线引起的可见度数据失真标记正确率可达到86%左右,且不受太阳爆发活动对数据的影响.     

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。     

1m新真空太阳望远镜成像系统观测数据干涉条纹特性分析及消除方法

抚仙湖1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,简称NVST)是我国新一代地基太阳观测设备之一,其中Hα成像系统是进行太阳色球观测的主要终端.实测Hα观测数据(特别是偏带观测数据)中明显存在由薄膜干涉引起的等厚条纹,而常规平场校正有时无法将其消除,并在后期图像高分辨率重建过程中造成严重影响.为了解决这个问题,利用连续4 h的Hα偏带观测数据对干涉条纹的空间和时间分布特性做了分析并发现:干涉条纹的间距或二维空间分布样式随时间固定不变,但条纹的强度随时间变化明显(4 h左右可见度增加9倍),是导致常规平场校正无法将其消除的主要原因.由此推断造成上述时变特性的主要原因是观测过程中入射光的强度以及入射光与CCD靶面位置的相对角度随时间发生了变化,而且产生条纹的薄膜结构与靶面位置距离较近.尝试了两种降低条纹可见度的方法.首先对探测器(pco.4000型CCD)光敏介质的前封窗进行了改造,通过改造前封窗楔角至2?的方案来调制条纹间距至CCD像元尺度,改造之后小范围视场内可识别出可见度仅为0.6%的少量干涉条纹.其次基于图像滤波技术提取干涉条纹图样并生成所谓条纹平场,分别采用和比较了频域傅里叶变换滤波和空域中值滤波两种方法,结果基本相同.观测数据再次进行条纹平场校正之后,条纹消除效果明显:可见度可降低8倍左右(即由之前的4.7%降低为0.6%以下).同时也指出多幅图像的积分(累加)可以有效降低精细太阳结构在条纹平场提取中的影响,并给出累加时间的经验值约为20 min.     

2003年10月26日至11月3日CME事件的射电初步分析

基于我国的太阳射电宽带频谱仪(0．625～7．600GHz)在2003年10月22日～11月3日观测到8个伴生日冕物质抛射(CME)的太阳射电爆发,结合Nobeyama Radio Polarimeter(NORP)的单频观测、Nobeyama Radioheliograph (NORH)、Siberian Solar Radio Telescope(SSRT)的成像观测以及Culgoora和WAVE／WIND的低频射电频谱观测,对8个射电爆发的射电辐射特征进行了初步分析．试图从中寻找与CME伴生的射电爆发的特征。