新疆天文台天文观测数据传输日志系统设计与实现

新疆天文台望远镜产生的观测数据通过数据专线传输到新疆天文台本部数据中心进行长期存储。采用rsync进行数据传输,传输过程中没有详细的日志记录信息,无法对传输情况进行统计分析。通过调研新疆天文台数据传输的需求,设计并开发了新疆天文台观测数据传输日志系统。系统以新疆天文台南山站、奇台站的数据存储服务器和新疆天文台本部长期存储为基础,设计了日志系统的整体架构,实现了数据传输过程的日志记录。系统基于shell多线程技术及Qt框架,开发了后台服务程序及日志系统软件界面,实现了日志分析、统计备份与数据传输的可视化页面。     

新疆天文台数据中心建设与应用

经过多年观测,新疆天文台积累了大量珍贵的观测数据。如何高效管理快速增长的海量观测数据,如何实现全波段观测数据的融合及未来更大口径望远镜产生的海量数据归档与发布是目前新疆天文台急需解决的问题。新疆天文台数据中心面向天文学科研需求提供天文科学数据服务和基础设施,由新疆天文台计算机技术室负责运行与维护。数据中心以最新的虚拟天文台相关标准为基础建设,基本服务包括:为天文观测项目提供数据保存、管理和发布服务;为有价值的天文科学数据及二次处理后的数据提供长期保存和访问服务;为用户提供科学数据归档与发布服务及相关技术支持。数据资源主要有:新疆天文台25 m射电望远镜的脉冲星观测数据;活动星系核观测数据以及分子谱线观测数据。提供的数据服务有:PPMXL星表锥形检索;海量星表数据在线交叉认证;统一内容描述符信息查询等服务。主要介绍新疆天文台数据中心建设及其提供的服务,如何使用已发布的服务在线检索数据及利用标准虚拟天文台工具实现数据操作。     

LAMOST数据流与光谱质量控制研究

郭守敬望远镜每日产生海量观测数据,数据处理涉及观测计划生成、二维和一维数据分析、参数测量、质量控制和光谱释放等诸多环节。为了更高效地获取、处理、分析和发布数据以及及时解决数据处理过程中出现的问题,开展了郭守敬望远镜数据流与光谱质量控制研究。首先,深入研究郭守敬望远镜系统数据流和工作流程,结合关系型数据库进行数据建模,实现基于Linux的MySQL数据库系统,将数据处理和发布各个环节有机串联并融合在一起;然后,基于该数据库系统,定义光谱质量控制模型,建立光谱质量控制系统,严格控制光谱质量和光谱产出的各个环节,从而为优质的光谱资源释放提供保障。该数据流与光谱质量控制系统可以很好地满足望远镜数据处理和数据管理的需要,是可以扩展至同类望远镜系统进行数据处理的一种有效方案。     

2.4m望远镜数据管理子系统

2.4m光学望远镜长时间运行必然产生海量数据.这些原始观测数据需要存储以备将来研究.为了利用这些观测数据,需要在2.4m远程观测系统中建立一个数据管理子系统.该系统可实现下列任务:数据的压缩、归档、实时浏览、数据检索、下栽.此系统建立在Linux+MySQL平台上,使用J2EE技术开发.     

1.26米红外望远镜测光处理管线设计与实现

1.26m红外望远镜是一台由国家天文台和广州大学联合建设的望远镜系统,测光观测是该望远镜的重要观测手段之一。但当前一直存在数据处理周期较长、处理过程需要人工处理等问题。为了提高广州大学合作团队的数据处理能力,提出了一种面向1.26 m红外望远镜半自动的测光处理管线,该管线在获取原始数据后,基于当日的观测记录重建FITS头文件信息,随后管线系统自动对图片进行预处理、定位目标星源、计算出目标星等相关操作,最后获得可利用的测光数据。这种方式高效、便捷,同时精度也得到了保证,它把当前主流测光模式中繁杂的、需要不断重复的步骤交由程序运行,从而节省了时间,显著提高了工作效率,解决了当前光学测光模式中图像数据的处理跟不上数据产出的难题,满足了广大科研工作者的需求。     

丽江站台址信息监测系统

台址信息监测系统是现代天文观测台站必备的辅助系统之一,在开展天文实测过程中发挥着重要的作用。首先介绍了丽江天文观测站的基本概况,目前己经投入运行的天文望远镜设备,以及丽江2.4 m通用光学望远镜上配备的科学终端仪器。随后论述了国内外优秀天文观测台站己配备的台址信息监测设备,重点阐述了丽江天文观测站建立的台址信息监测系统。分析了丽江站一个年度的气象数据、云量数据、可观测小时数、可观测夜数和天光背景数据,以及近几年测量的大气视宁度数据,得出丽江站全年的光学天文观测条件的基本特征。根据实际观测情况,将丽江2.4 m望远镜全年的观测时间段分为三个等级,为国内天文学家申请使用并开展科学观测提供参考。     

基于Python协程技术的LAMOST控制节点分布状态采集与监视系统

现代大型天文望远镜的控制一般由多台独立(或组成集群)的计算机完成。这些计算机的性能、效率与可靠性直接影响整个望远镜的稳定运行。因此,需要研制一套实时对各控制计算机(节点)硬件资源信息进行采集、存储、监控的软件系统,并提供一定的预警功能。这样的系统可以有效排除隐患进而提高望远镜整体观测运行的效率。在深入分析LAMOST观测运行需求的基础上,采用异步协程技术,设计和开发了一套基于Python语言的硬件资源监控系统,系统可以高效稳定地采集获取计算机的各种状态,也可以获得相应部件的实时信息,并提供多种人机交互方式,为后续开发提供了扩展接口。该系统部署于LAMOST环境中,实际运行表明整个系统取得了较好的效果。     

怀柔太阳观测基地三通道太阳望远镜局域网内远程观测终端系统设计

利用怀柔三通道太阳磁场望远镜对太阳进行多层次同步观测可以同时获得日面不同层次的活动图像,这对于更好的理解太阳物理有着重要意义.本文基于怀柔三通道太阳磁场望远镜开发了在局域网内能够对三通道CCD进行同步观测的远程终端观测系统,并通过此系统实现了怀柔基地三通道望远镜和小磁场望远镜的协同观测.系统设计采用vc.net集成开发环境,使用TCP/IP协议,通过套接字网络编程,对三通道太阳望远镜的三个CCD进行同步远程控制,目前系统已经在局域网内实现了图像数据和相机控制命令的传输等远程观测功能,大大降低了观测成本,并取得了初步的观测结果.     

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。     

LAMOST异构环境信息检索系统的设计与实现

环境信息是大天区面积多目标光纤光谱望远镜(the Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope, LAMOST,又叫郭守敬望远镜)运行状态的一部分,用于辅助望远镜的日常维护、观测以及后期数据处理。环境信息来源于多个子系统,而子系统的数据存储由不同单位设计,数据存储环境复杂,不利于统一检索。基于异步协程提出了一种异构环境信息检索的方法,该方法利用数据库代理对象工厂(Data Base Agent Factory, DBAF)整合多个数据库及检索字段信息,通过客户端和网络浏览器提供远程服务,以自定义检索命令的方式实现对异构数据库的检索。本方法充分考虑了后期升级的需求,保留多种数据库和应用接口,便于更多数据库和应用的接入。目前基于该方法开发的检索系统已部署于郭守敬望远镜,在运行中简化了运行环境检索操作,提高了环境数据获取的精准度,提升了望远镜的维护和观测效率。     

APOSOS项目15 cm光电望远镜故障监测方法研究

为了对海外站点和无人值守望远镜进行动态监测,判断望远镜是否处于正常的工作状态,提出了一种联合使用天文定位数据和轴系定位数据对望远镜的运行状态进行动态监测的方法。该方法对观测得到的天文定位与轴系定位数据进行误差计算,对比分析两种数据的误差范围,判断望远镜的工作状态。利用该方法对亚太地基光学空间物体观测系统项目位于伊朗和巴基斯坦的两台15 cm地基光电望远镜的观测数据进行检验,结果发现:其中1台15 cm望远镜轴系定位中方位角存在较大误差,误差在上百角秒,设备存在问题。通过对比此设备在国内与国外两地观测数据的误差,确定了出现问题的时间和地点。观测站工作人员对望远镜出现问题的报告印证了分析结论,证明了方法的有效性。     

德令哈13.7m望远镜谱线OTF观测系统

紫金山天文台研制的毫米波段多波束超导成像频谱接收机(简称超导成像频谱仪)于2010年底安装到13.7 m望远镜上.为发挥超导成像频谱仪的观测能力,紫金山天文台研发了基于多波束接收机的快速高效巡天的OTF(On-The-Fly)观测方法,在国际上首次提出并运用了"隔行扫描"的OTF扫描方法,对该方法进行了系统的测试和验证,并做了观测参数的优化.研发了"OTF观测星表生成器"软件,该软件提供参考点查找、观测时间估算、rms(root mean square)估算、最佳观测时段选择等功能.研发了OTF数据预处理软件,该软件具有坏数据剔除、数据修正功能,并能够结合GILDS软件完成数据网格化(Gridding)处理.通过实际观测测试,观测结果与美国五大学射电天文台(Five College Radio Astronomy Observatory,FCRAO)观测相符.该系统2011年用于13.7 m望远镜谱线成图观测,在银河画卷项目观测和其他课题成图观测中得到广泛的应用,取得了很好的观测结果,验证了该系统的有效性.     

天文观测科学实践中心技术实现

天文观测科学实践中心是一个以天文观测为核心的网络实践体验中心,以网站的形式向公众提供服务。网站建设使用HTML、CSS、JavaScript和JSP/JaveBean等技术;基于B/S结构实现望远镜远程控制;采用Windows Media技术实现视频发布。建成的网站为用户提供了全新的天文观测实践体验机会,达到了传播天文知识的目的。     

基于观测图像识别的天文望远镜智能故障辅助诊断系统

设计并构建了基于观测图像识别的望远镜智能故障辅助诊断系统,通过收集望远镜在观测时的故障图像与传感器信息来综合判断望远镜在观测时产生的故障,并给出相应的解决建议。利用卷积神经网络方法进行图像智能识别,并使用故障树分析法寻找望远镜系统的薄弱点。经过仿真与实测检验,证明了系统能够有效地发现判断故障并给出建议,提高了望远镜的可靠性,为故障诊断技术智能化做好了铺垫。     

基于虚拟天文台的HXMT卫星数据检索发布系统设计与实现

目前,国际上诸多天文项目均遵循虚拟天文台（Virtual Observatory,VO）标准协议开发各天文数据检索发布系统,对外公开发布数据,并对数据资源进行VO注册,从而使用户通过虚拟天文台门户网站即可访问获取不同天文项目的数据集.硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星项目也将虚拟天文台技术引入HXMT卫星数据检索发布系统的设计与实现过程中,既满足HXMT卫星数据发布需求,又将HXMT卫星数据融入虚拟天文台环境,实现国际天文数据的共享共用.系统提出了符合虚拟天文台规范的体系架构,并选取SCS锥形检索、VOTable数据格式等虚拟天文台标准协议加以实现,采用MVC模式、SSH框架以及各种J2EE技术进行软件研发,提供检索访问、浏览下载和可视化功能.实践和应用结果表明,系统在解决天文数据资源互操作、共享发布、检索访问及异构应用集成方面均具有可操作性,对我国空间天文卫星数据检索发布系统的研制具有参考意义.     

基于小波变换的射频干扰消除方法的研究

在射电天文观测中,射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)会以多种形式混入望远镜接收系统,给观测带来误判或者降低观测信噪比.近年来国内国际射电天文快速发展,国内国际大型射电望远镜和阵列先后建设,观测灵敏度大为提高,射频干扰的影响尤为突出.随着科技发展和人类活动的加剧,射频干扰日益严重且不可逆转.提出利用2维离散小波变换的方法分析射电天文观测的数据,对望远镜系统输出的时间频率序列进行小波变换,根据小波系数分离出原始信号中各分量,每个分量统计得到相应的阈值,将各分量与阈值相比较识别干扰成分并标记去除.利用该方法对实际观测数据进行了处理,结果表明该方法能够很好地标记并消减干扰信号,且提高了观测的信噪比.     

一米新真空太阳望远镜光谱扫描观测系统设计

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)是国内用于对太阳进行观测和研究的大型科研设备,针对太阳活动区光谱观测的需求,在现有的大色散光谱仪及多波段光谱仪基础上,设计了光谱扫描设备,并基于C#设计了一套观测控制系统软件,实现扫描设备的运动控制和观测数据的采集。进行光谱扫描观测时,计算机控制扫描设备步进运动,并利用图像采集卡通过Camera Link总线采集CCD/CMOS相机的探测数据,基于多线程技术采集观测数据,将采集的图像数据存储成FITS(Flexible Image Transport System)文件,并将光谱图像数据处理成灰度图像用于软件界面监视。此套软件已用于1 m太阳望远镜光谱扫描观测,测试结果满足预期功能需求,为后续观测系统功能升级提供了良好的扩展性。     

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。     

望远镜观测调度系统研究进展

望远镜观测调度系统作为望远镜运行过程中的资源协调者,主要用于对观测者的观测计划进行合理地安排调度,使天文台各望远镜的观测资源得以充分利用。望远镜调度过程十分复杂,而人工智能算法能够很好地解决此类问题。国内外相关团队也针对此问题进行了许多研究,并在相应的望远镜上得到了应用实现。介绍了望远镜调度问题的解决方法,总结了通用型望远镜常用的观测调度策略,综述了观测调度系统在不同望远镜上的应用。随着人工智能的发展,观测调度系统将有更大的发展空间,并能够提高望远镜的观测效率与质量,更好地服务于天文观测。     

2.4m望远镜观测目标查询系统的建立

为提高观测效率,节约运行成本,云南天文台将建立一套2.4 m望远镜远程观测系统.2.4 m望远镜观测目标查询系统作为远程观测系统的一个重要组成部分,它支持国际虚拟天文台通用的VOTable格式;它提供丰富的星表检索,并生成模拟星图和目标列表,同时还具备了交叉证认,距离计算等辅助功能.