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。     

巨早型星系的近红外谱合成

在8000至8670的波长范围内,利用一个由144颗恒星光谱组成的光谱厍,我们对57个巨椭圆和S0星系(M_B<-21)的光谱和它们的平均光谱进行了光谱合成.这个光谐库包括了光谱型为G,K和M的巨星和矮星,它具有的金属丰度[Fe/H]覆盖了-0.1到-0.5的范围,表面重力log g为1.0至5.0.光谱合成的结果表明:巨椭圆和S0星系的金属丰度约为太阳的一倍半;有效表面重力分布在3.2—4.1的范围内;矮星在8400附近光的贡献可与巨星相比较.     

基于LAMOST数据的Sequoia子结构研究

Sequoia是一个逆向旋转的子结构,来自于一个矮星系与银河系的并合事件。首先介绍了Sequoia的发现,综合分析了不同文献对这个子结构在相空间的限制及其化学性质等。随后,利用LAMOST DR8光谱数据结合Gaia EDR3的天测数据,建立了包含空间位置、速度和金属丰度的样本,利用这个样本,首先根据文献中的选源标准对Sequoia子结构进行了分析,再利用HDBSACN聚类算法独立地分离出这个子结构,并进行细致的分析,然后比较了它与Gaia-Enceladus-Sausage (GES)化学性质。整体上Sequoia子结构比GES结构具有更贫的金属丰度,更低的α、Al和Ni丰度等,但是利用低分辨率光谱得到的其他元素丰度在这两个子结构很难看出明显的区别,精确地确定这个子结构的化学丰度模式需要更大规模的高分辨率光谱后继观测数据。     

利用修正高斯模型分析Q型近地小行星表面矿物光谱特征

利用Sunshine等人基于实验室标准矿物光谱提出的修正高斯模型(Modified Gaussian Model,MGM),对8颗Q型近地小行星的反射光谱进行分析,得到了所研究的Q型小行星表面主要矿物是斜方辉石和单斜辉石的结论,估算了单斜辉石的丰度,对3753号小行星呈现出的表面单斜辉石丰度很低的现象进行了分析.     

恒星大气物理参量的非参数估计方法

恒星大气物理参量（有效温度、表面重力、化学丰度）是导致恒星光谱差异的主要因素．恒星大气物理参量的自动测量是LAMOST等大规模巡天望远镜所产生的海量天体光谱数据自动处理中一个重要研究内容．针对测量大样本的恒星光谱数据估计每个恒星的大气物理参量，提出了一种基于变窗宽核函数的估计算法：变窗宽算法是对固定窗宽算法的改进，分为3个步骤：（1）将历史恒星光谱数据进行PCA处理，得到光谱的低维特征数据；（2）利用特征数据与其物理参数的对应关系，建立一种变窗宽的非参数估计模型；（3）利用该估计模型，直接计算待测恒星光谱的3个物理参量（有效温度、表面重力、金属丰度）．实验结果表明：该方法与固定窗宽估计模型以及在其他文献中报道的方法相比，具有较高的估计精度和鲁棒性．     

基于深度学习的LAMOST星系星族参数测量

星系的光谱包含其内部恒星的年龄和金属丰度等信息, 从观测光谱数据中测量这些信息对于深入了解星系的形成和演化至关重要. LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope)巡天发布了大量的星系光谱, 这些高维光谱与它们的物理参数之间存在着高度的非线性关系. 而深度学习适合于处理多维、海量的非线性数据, 因此基于深度学习技术构建了一个8个卷积层$+$4个池化层$+$1个全连接层的卷积神经网络, 对LAMOST Data Release 7 (DR7)星系的年龄和金属丰度进行自动估计. 实验结果表明, 使用卷积神经网络通过星系光谱预测的星族参数与传统方法基本一致, 误差在0.18dex以内, 并且随着光谱信噪比的增大, 预测误差越来越小. 实验还对比了卷积神经网络与随机森林回归模型、深度神经网络的参数测量结果, 结果表明卷积神经网络的结果优于其他两种回归模型.     

基于MYSQL/LINUX 的LAMOST数据库设计与实现

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）将被建成，在投入使用之前设计开发出全自动处理光谱的软件系统是必需的。完善的数据库系统是该光谱处理软件不可缺少的一部分。本文分析了LAMOST对数据库的需求，设计并实现了基于MYSQL／LINUX的LAMOST数据库系统并对该系统进行了初步测试。     

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。     

测定天琴RR变星金属丰度的方法

银晕中天琴RR变星金属丰度的测定对于研究银河系晕的形成和演化具有重要的意义．在当前的技术条件下,高分辨光谱的方法难以测量银晕中较暗的天琴RR变星的金属丰度．高分辨光谱测定金属丰度的方法对恒星大气模型的依赖性较高,而恒星脉动引起的复杂大气状况对于建立正确的大气模型本身就是挑战．△S光谱方法、Caby测光方法和光变曲线的参数方法则弥补了高分辨光谱方法的不足,将能测量更远距离上的天琴RR变星的金属丰度．着重介绍了这3种方法发展的历史、具体的观测流程以及需要注意的问题。通过比较这3种方法的优劣,为实际观测时方法的选用提供借鉴。     

厚片CCD的数据转换及初步分析

云台厚片CCD光谱系统自建立以来,基本上还只是一个封闭的系统:储存在5吋软盘中的数据只能在该系统的计算机中读出和简单处理,但该系统的计算机硬件和软件均不能满足现代光谱处理的要求。本文在将厚片CCD光谱资料转换到VAX计算机的基础上,对资料转换及其必要性以及该光谱系统的硬、软件配置进行了初步的分析与讨论。     

卫星定轨软件的移植与测试分析

为改变卫星定轨软件对Unix平台的依赖性和Unix平台命令式操作等因素制约后续的开发和应用的状况,进行了将精密定轨软件从Unix平台移植到Windows平台下的工作。阐述了卫星定轨软件移植的步骤,主要包括根据2个平台下软件的差异,对卫星定轨软件程序进行删除、追加、修改等。对卫星定轨软件移植前、后得到的有关数据进行了比较,结果表明移植工作是成功的。     

Motorola VP OnCore接收机的GPS数据接收软件

总结了Motorola VP OnComm接收机的几种数据格式。采用MAX232作为计算机串口和接收机输出口之间的电平转换接口器件，在MicrosoftVisualC 6．0平台上，利用MSComm控件开发了MotorolaVP OnCoreGSP接收机的数据接收软件。最后给出了数据拉媚的实例。 利用多通道共视实现纳秒量级时间传递系统的基础性工作，对于研制该系统具有重要意义。另外，该软件通用性较强，对于各种OEM板的GPS数据接收也具有实用意义或参考价值。     

高动态GPS信号跟踪算法的Simulink实现

基于Matlab/Simul ink软件,设计实现了高动态GPS接收机的数字中频信号处理模块的仿真模型.模型可实现中频信号的跟踪和解调.给出了模拟信号源输入条件下的处理结果,结果表明模型的设计正确可行.模块可以为各种新的高动态GPS信号的跟踪算法的研究设计提供一个可视化平台.     

GEO卫星定轨可视化软件设计

介绍了基于Windows系统开发的GEO卫星定轨可视化软件,该软件是采用Microsoft Visual Studio 2005软件平台,利用Visual Basic.NET编程技术开发设计的,具有预处理观测数据资料、解算GEO卫星精密轨道、分析和图形化轨道解算结果等功能。该软件界面友好、可操作性强、方便省时,有效地提高了GEO卫星定轨工作效率。     

一种便携式GPS数据通用采集平台设计

针对现有的GPS数据采集设备在数据共享、硬件兼容性和便携性方面存在不足的问题,提出一种新的GPS数据采集设备的设计方案。该设计在硬件上采用ARM微控器和SD卡储存器,软件上结合UC/OS-II嵌入式实时操作系统和FAT32文件系统。对样机的测试表明,满足设计要求,具有数据可共享,低功耗,兼容多种GPS-OEM板,便于携带的特点。     

Cots Correlator Platform

Moore’s law is best exploited by using consumer market hardware. In particular, the gaming industry pushes the limit of processor performance thus reducing the cost per raw flop even faster than Moore’s law predicts. Next to the cost benefits of Common-Of-The-Shelf (COTS) processing resources, there is a rapidly growing experience pool in cluster based processing. The typical Beowulf cluster of PC’s supercomputers are well known. Multiple examples exists of specialised cluster computers based on more advanced server nodes or even gaming stations. All these cluster machines build upon the same knowledge about cluster software management, scheduling, middleware libraries and mathematical libraries. In this study, we have integrated COTS processing resources and cluster nodes into a very high performance processing platform suitable for streaming data applications, in particular to implement a correlator. The required processing power for the correlator in modern radio telescopes is in the range of the larger supercomputers, which motivates the usage of supercomputer technology. Raw processing power is provided by graphical processors and is combined with an Infiniband host bus adapter with integrated data stream handling logic. With this processing platform a scalable correlator can be built with continuously growing processing power at consumer market prices.     

2.4m望远镜摄谱仪狭缝监视系统

为了实现对云南天文台2.4m望远镜摄谱仪狭缝的远程监视,我们以CPLD为核心设计了CCD控制器,用PC-104嵌入式计算机采集图像,利用pcAnywhere软件实现远程数据传输,以较低的成本设计制作了一套狭缝监视系统。该系统目前已经通过测试,达到了狭缝监视的基本要求,并为下一步实现自动导星和Robotic观测打下了基础。本文详细介绍了该系统的软硬件设计和测试结果。     

Retrieval of water in Jupiter's deep atmosphere using microwave spectra of its brightness temperature

Despite several spacecraft encounters and numerous groundbased investigations, we still do not know much about Jupiter's deep atmosphere; in fact, the Galileo probe results were so different than anyone had anticipated, that we understand even less about this planet's atmosphere now than before the Galileo mission. We formulate four basic questions in Section 1.3, which, if solved, would help to better understand the chemistry and dynamics in Jupiter's atmosphere. We believe that three out of the four questions (explanation of NH₃ altitude profile, characterization of hot spots, altitude below which the atmosphere is uniformly mixed) may be solved from passive sounding of Jupiter's deep (∼ tens of bars) atmosphere via a radio telescope orbiting the planet. Question nr. 4 (the water abundance in Jupiter's deep atmosphere) has been singled out by the Solar System Exploration Decadal Survey as a key question, since the water abundance in Jupiter's deep atmosphere is tied in with planet formation models. In this paper we investigate the sensitivity of microwave retrievals to the composition of Jupiter's deep atmosphere, in particular the water abundance. Based upon present uncertainties in the ammonia abundance and other known and unknown absorbers, including uncertainties in clouds (density and index of refraction), and uncertainties in the thermal structure and lineshape profiles, we conclude that the retrieval of water at depth from microwave spectra (disk-averaged and locally) will be highly uncertain. We show that, if the H₂O lineshape profile would be accurately known (laboratory data are needed!), an atmosphere with a near-solar H₂O abundance can likely be distinguished from one with an abundance of 10-20×solar O based upon the difference in their microwave spectra at wavelengths ?50 cm. This would be sufficient to distinguish between some proposed scenarios by which Jupiter acquired its inventory of volatile elements heavier than helium. If, in addition, limb-darkening measurements are obtained (again, the H₂O lineshape profile should be known), tighter constraints on the H₂O abundance can be obtained (see also Janssen et al., 2004, this issue).     

New photometric investigation of the Herbig Ae/Be star HD 52721, a close binary system: Evidence for the existence of large-scale azimuthal inhomogeneities

We present new results of our photometry for the Herbig Be star HD 52721 obtained from January 16 to March 25, 2013. A new data reduction technique is used. Using this technique, we have also reanalyzed the previous results of our photometry for this object pertaining to the period from March 7 to March 28, 2010. The Be star HD 52721 is known as an eclipsing variable with the period P = 1^d. 610. Two photometric minima observed during one period are a peculiarity of its photometric variability. They are separated in phase of the period P by 0.5 and differ from one another in depth by 0 ^m . 04. We have also detected additional minima observed at the phases of maximum brightness. We hypothesize that they can be associated with the existence of local azimuthal inhomogeneities rotating synchronously with the orbital motion of the binary component stars in the circumstellar envelope. When processing our CCD frames, we have applied an efficient CCD-frame rejection method that has allowed the accuracy of observations to be increased considerably. The CCD frames have been further processed using the Apex II software package, which is a universal software platform for astronomical image processing. We justify the need for additional photometric observations of HD 52721 in various color bands to confirm the hypothesis about the existence of azimuthal inhomogeneities in the program binary system and to analyze their physical properties.     

用Monte Carlo方法拟合超新星SN 1993J的早期光谱

通过把从光球辐射出来的连续谱能量分成大量的光子包，然后用MonteCarlo方法跟踪这些光子包从光球向超新星包层外运动的过程，这一方法能很好地解决超新星的光谱拟合中的谱线覆盖问题，由于同时编制了用于构造超新星包层中的密度结构和丰度分布的程序，以及大量的用于比较观测和理论拟合的绘图和支持程序，使我们的MonteCarlo光谱拟合软件包能够很好地运用于超新星的早期光谱研究。本文给出了SN1993J在1993年4月13日的观测光谱的运行实例。