上海天文台MK5A终端系统的安装与测试

简要阐述了上海天文台VLBI终端系统的发展历史与性能；介绍了在没有MK4解码器、互联网又不能满足需要的特殊情况下，利用数据质量分析仪(DQA)完成MK5A终端系统安装与测试的过程和方法。目前，MK5A终端系统已经成功地应用于上海天文台所有的VLBI实验。     

VLBI MK5B通道检测软件的设计与实现

针对国际上VLBI专用硬盘记录终端升级到MK5B后,数据记录格式发生了显著变化,设计了能够适应MK5B数据格式的通道检测软件。MK5B通道检测软件主要用于检查硬盘记录器记录数据的可读性以及确认接收机和VLBI终端等观测设备的参数设定。在软件设计过程中,考虑到软件的可维护性及可移植性,采用面向对象的设计方法。通过对两段观测数据的处理表明,MK5B通道检测软件工作稳定,处理结果正确,能够满足工作需要。     

VLBI终端系统的发展历史和未来展望

甚长干涉测量技术(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)起源于20世纪60年代,它的发展已经对大地测量、地球动力学和天体测量产生了深远的影响。同样,VLBI终端系统作为VLBI系统的重要组成部分,在近40年里也在不断地更新和快速发展,从一开始的Mark 1系统发展到现在的Mark 5系统,从一开始的磁带记录到现在的硬盘记录甚至通过因特网就能实现数据的实时传输,可以说发生了翻天覆地的变化。如今Mark 6系统也已经开发出来,相信不久的将来,该系统会广泛应用于天文领域。主要描述了VLBI终端系统的发展历程和未来展望。     

VLBI监控系统的改进

对Mark5B监控系统软件的设计思想、软件功能、通讯机制等几个方面作了介绍。Mark5B记录系统是当今世界VLBI观测台站中广泛使用的最为先进的记录系统之一,也是VLBI终端系统的重要组成部分。研制Mark5B监控系统软件的主要目的是进一步提高VLBI终端记录系统的可靠性,保障VLBI联测数据有效和高质量。该软件是在Qt开发环境下采用signals/slots的安全类型机制,并在Qt creator IDE上设计图形界面,完成数据采集和网络通信工作。Mark5B监控系统不仅适用于VLBI天体物理测量观测、VLBI测地观测,而且适用于中国VLBI网(The Chinese VLBI Network,CVN)联测。     

上海天文台MKⅢ终端的气象数据采集系统

气象数据采集系统作为MKⅢ终端的部件与HP1000F计算机连接。由计算机软件控制，在VLBI观测时可自动采集有关气象数据。该系统也可脱机运行。气压测量范围82000pa－105000pa，分辨率10pa，精度40pa。温度测量范围－40℃- 40℃,分辨率0.1℃，精度0.3℃。湿度测量范围20％RH－99％RH，分辨率0.1％RH，精度3％RH。工作环境－40℃－＋40℃。     

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     

新疆天文台南山站DBBC2数字终端系统的建立

随着计算机数字技术的高速发展,甚长基线干涉仪测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)所需的关键观测终端设备基带转换器(Base Band Converter,BBC)已从模拟系统(Analog BBC,ABBC)发展为数字系统(Digital BBC,DBBC)。相对于模拟系统,数字系统具有很高的灵活性,并能成倍提高VLBI观测带宽,进而能满足各种高灵敏度的观测需求。考虑到这些技术优势,以及新疆天文台南山站在国内和国际VLBI网中的重要作用,南山站2016年对VLBI终端系统进行了升级,引进了一套意大利Hat-Lab公司研发的DBBC2终端。介绍了DBBC2系统的主要构成模块和工作原理以及系统的组装、连接、配置、校准和调试方法。在对系统硬件和软件进行全面的检测和测试后,与国内和国际的主要台站开展了联合观测,并多次成功获得相关干涉条纹。这一系列的成功观测表明,南山DBBC2系统已成功安装,并具有很高的可靠性。应用新的DBBC2系统,南山站可参与2/4 Gbps的记录速率的宽带VLBI观测,极其有助于天文学家对宇宙中更暗弱的射电源开展毫角秒分辨率的成图观测。     

上海VLBI系统用于天体物理观测

上海VLBI系统于1988年建成，该系统具有观测设计、观测、相关处理（MK2系统）以及后处理的完备功能，从而在国际VLBI天体物理学研究方面有可能成为为数不多的研究中心之一。本文简要地介绍这个系统，以VLBI天体物理学观测实例来阐述整个系统的工作情况，给出由该系统获得的天体物理结果。     

上海天文台VLBI数据采集系统的运行和改进

本简单回顾了上海天台VLBI数据采集（简称终端）系统建立的过程。着重叙述了佘山25米站VLBI终端系统的组成和主要性能，以及自1987年以来运动情况和对该系统改进与完善方面所作的一些工作。     

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。     

VLBI标准接口的发展

VLBI标准接口是近年来在VLBI技术中诞生的一个新概念,它旨在解决多年来各VLBI数据传输系统不兼容的问题．该文阐述了VLBI数据传输系统的发展历史,包括传统的记录／回放系统和新兴的网络数据传输两方面的内容;说明了VLBI标准接口的作用和意义;并分别介绍了VLBI标准接口规范3方面的内容:VLBI标准接口件规范(VSI-H)、VLBI标准接口软件规范(VSI-S)和VLBI标准接口网络规范(VSI-E)．     

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。     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

基于VLBI资料的ERP高频变化求解方法的研究

在天测与测地VLBI资料分析软件CALC／SOLVE中，对地球自转参数(ERP)高频变化的解算采用了附加约束的连续分段线性拟合方法，即要求在两个历元节点之间ERP变化率小于某事先约定值，并要求ERP在历元节点上连续．实测资料分析表明，当资料点密度较低时，引入约束条件和要求连续均有助于提高解的稳定性，但也人为降低了解的客观性，使各历元节点ERP解算结果之间相关．为此，基于CALC／SOLVE的用户偏导功能，实现了ERP高频变化的直接求解模块，不附加约束，也不要求连续．实测资料分析表明对ERP高频变化的直接求解模式更为可取．对于长时段VLBI资料的ERP高频变化求解，需要考虑岁差和章动模型偏差(天极偏移)的影响，编写相应的求解模块，并成功实现了1979至2003年长时段ERP高频变化求解．比较表明，在考虑了岁差章动模型偏差的影响时能够显著提高解的精度．为此，在基于VLBI资料解算ERP高频变化时，建议采用直接求解模式，并考虑岁差章动模型偏差的影响．     

乌鲁木齐天文站建立脉冲星相干消色散观测系统

脉冲星发射的辐射信号经过星际介质到达观测天线的过程中,存在色散效应。该效应导致有一定带宽脉冲信号的不同频率成份到达天线时间有延迟,影响对脉冲星的观测。消色散技术是脉冲星观测的关键技术,它对脉冲星观测系统的灵敏度和观测精度至关重要。脉冲星相干消色散过程是:通过对观测信号进行Nyquist采样,对采样数据做傅立叶变换,变换后的频域信号与星际介质Chirp函数乘积,然后再做逆傅立叶变换回时域,得到消色散后的时域信号。乌鲁木齐天文站依托现有的南山25m射电望远镜和VLBI记录终端MK5A系统,自行开发的相干消色散处理软件(Linux操作系统下C语言调用MPI库)和4节点机群系统,建立了脉冲星相干消色散观测系统。     

昆明VLBI观测站终端控制软件的设计

针对昆明VLBI观测站终端设备(S3数据采集系统)的特殊性,设计在标准的终端控制计算机(Field System)上能够控制相应硬件设备的软件.S3数据采集系统包括SX接收机、中频分配器、视频转换器、时延计数器、噪声控制开关和气象数据自动采集仪.设计过程中,考虑到软件的可读性和可维护性,各种设备分别用相应的子函数来完成具体功能,各子函数由主程序调用.在完成程序安装后,经测试能与S3数据采集系统进行良好的通讯,达到控制各硬件设备的目的及满足实际测控工作的需要.     

CVN硬盘系统和软件相关处理在e-VLBI试验中的应用

介绍了中国VLBI网（CVN）的e-VLBI技术研究进展．CVN包括上海佘山、乌鲁木齐南山2个固定观测站和云南昆明的流动站，以及上海天文台的2台站硬件相关处理机。2003年上海天文台自行研制了基于PC技术的VLBI数据记录、回放系统，命名为CVN硬盘系统，并成功将其安置于CVN观测站和处理机系统。硬件处理机经过改造后，已能处理来自硬盘和原有磁带系统的数据．从2003年至今，中国VLBI网采用该硬盘系统进行了多次VLBI观测和e-VLBI试验。在CVN硬盘系统基础上，软件相关处理技术的研究也得以开展。软件相关处理原型程序已经被用于台站条纹检测、卫星条纹搜索和数据处理中。该软件获得的计算结果被成功用于国内第一个3台站卫星VLBI的延迟和延迟率闭合试验，以及国内首次利用VLBI数据进行的卫星定轨试验。除此之外，该软件还用作硬件处理机的条纹引导器。为适应未来“嫦娥”月球探测工程，CVN将扩展成含有4个观测站和2个相关处理机（硬件、软件）的实时VLBI网。今后，e-VLBI将被应用于月球卫星导航以及测地和天体物理的VLBI观测。