基于GPU的非相干消色散算法

针对脉冲星信号实时消色散处理的需求,实现了基于图形处理器(Graphics Processing Unit, GPU)的非相干消色散算法。采用高性能并行计算方法对非相干消色散算法的多线程处理进行了深入研究,提出了算法的并行化加速方案,解决了消色散算法计算量大、无法实时处理的问题。分析算法的密集型计算部分,高效利用图形处理器的层次存储结构,提高了图形处理器的资源利用率,减少了计算时间,显著提升了非相干消色散算法的计算性能。     

类Crab脉冲星的三维磁层外隙模型

利用三维脉冲星磁层模型研究了磁层外隙的几何结构,首先用自治模型确定“外隙”的垂直尺度,在该模型中外隙尺度受回流的外隙流（带有隙加速的带电粒子发射的曲率光子）加热极帽而产生的热光子的碰撞而成对生成所限,外隙的横向尺度也受本地对生成所限,在脉冲星的磁层中,原则上有两个拓扑分离的外隙,允许同时进入和流出粒子,不过,流入粒子流产生的辐射形态受隙了本地对生成和恒星附近的磁对生成的严格制约,根据外隙及其本地结构的三维模型计算了类Crab脉冲星的辐射和相位分解谱。     

一种基于短时傅立叶变换的脉冲星消色散算法

叙述了一种基于短时傅立叶变换的脉冲星消色散算法。首先介绍了脉冲星的色散形成原因以及几种当今流行的消色散算法。接着介绍了短时傅立叶变换,并在此基础上提出了一种基于短时傅立叶变换的消色散算法。然后详细讲述了这种消色散算法的具体实现步骤,并且比较了在选取不同长度的时间窗函数的情况下,消色散的处理过程和残余色散量。最后,通过将这种算法的计算量以及结果和其他几种算法做横向比较,得出了结论:这种消色散算法的计算量小,实现简单,可以有效的进行消色散处理。     

脉冲星信号相干消色散与非相干消色散的比较研究

脉冲星信号在星际空间传播的过程中,由于星际介质的存在造成观测到的脉冲星信号发生色散,因此需要对接收的脉冲星信号进行消色散,以获得原始的脉冲星信号。目前,消色散方法主要分为两种:相干消色散和非相干消色散。相对来说相干消色散效果彻底,算法较简单,而且能保留原始数据的时间分辨率,不过计算量较大,但是现在快速进步的计算机技术已经使计算量的问题得到很好的解决。为了精确了解两种消色散方法的区别,利用相关系数的方法定量地比较了相干消色散、非相干消色散两种方法的效果:在一定的频率值之下,前者得到消色散效果优于后者。同时确定两种消色散方法在效果相同时的观测频率。     

低温微位移促动器的设计与实验

以极地天文望远镜为应用背景,研制了一种低温微位移促动器,并在室温和低温条件下进行性能测试实验,获得了低温微位移促动器的性能指标。分析了3种常见的大行程高精度微位移促动器的结构形式,选择位移缩放式作为低温微位移促动器的基本结构。微位移促动器采用低温步进电机作为驱动元件,以具有特殊消隙结构的螺旋传动作为位移缩放机构,实现了高刚度、耐低温、结构紧凑、密闭性好的微位移促动器的设计。开展了微位移促动器的性能测试实验,结果表明:所设计的低温微位移促动器在室温条件下的步进精度达到1μm±0.082μm,并且满足负载能力的设计要求;低温条件下步进精度可以达到2μm±0.404μm。研制的微位移促动器将为拼接式极地天文望远镜的建设提供重要的技术支持。     

基于小波变换的脉冲星弱信号的去噪方法研究

利用小波变换去除噪声的基本原理和方法及消色散方法对毫秒脉冲星极弱信号进行了提取,并对噪声进行了最佳阈值选取实验研究,实现了脉冲星弱信号消色散积累后的检测和抑噪.并研究了软硬阈值估计子等不同阈值消噪技术,进而对PSR 0437-4715信号采用不同方法去噪后的结果进行了分析比较,认为在最大分解层数J=5时对脉冲星信号处理有普适意义.研究结果认为基于小波变换的消噪方法是一种提高信噪比、展示噪声和突变信号的优越方法.     

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。     

乌鲁木齐天文站脉冲星观测研究新进展

乌鲁木齐天文站自 1 999年研制完成 1 .5GHz频段室温双偏振消色散接收系统。 2 0 0 2年又完成 1 .5GHz频段致冷式双偏振消色散接收系统。我们成功地完成了第一个国际合作协议的任务。为在我国建立高灵敏度的观测脉冲星设备和取得优秀的脉冲星观测结果作出了贡献。为了进一步发展乌站脉冲星观测 ,第二个合作协议包括利用致冷式系统进行脉冲星大样本的监测和建立低频段的基带技术的消色散系统。     

太赫兹频段氮化铌超导隧道结混频特性研究及天文应用

<正>高灵敏度超导混频技术是推动天体物理前沿领域—太赫兹天文观测研究发展的重要因素之一.目前,已被广泛应用的铌超导隧道结的灵敏度已接近量子极限,但其能隙频率仅为0.7 THz.高于该频率,超导体会吸收光子能量拆散其中Cooper对(能量耗散过程),进而导致探测灵敏度恶化.因此,研究基于更高能隙超导体的太赫兹混频技术具有特别重要的意义.氮化铌超导隧道结的能隙频率是铌的2倍,其制备技术近年来取得很大进展,但较于铌隧道结的优势尚未显现,也未实现天文观测应用.     

CLEAN算法在天文图像空域重建中的应用

将CLEAN算法用于天文图像空域重建方法 :迭代位移叠加法中的消卷积过程 ,由于它同样是在空间域中进行的迭代减法过程 ,避免了必须把图像变换到傅里叶空间频率域中 ,然后用除法消卷积的传统做法 ,因而满足了仅在空间域中重建目标像的需要 ,使迭代位移叠加法更加简捷。用该方法对天文目标进行的观测实验得到了很好的像复原结果。     

CLEAN算法在天文图像空域重建中的应用

将ＣＬＥＡＮ算法用于天文图像空域重建方法：迭代位移叠加法中的消卷积过程,由于它同样是在空间域中进行了迭代减法过程,避免了必须把图像变换到傅里叶空间频率域中,然后用除法消卷积的传统做法,因而满足了仅在空间域中重建目标的需要,使迭代位移叠加法更加简捷。用该方法对天文目标进行的观测实验得到了很好的像复原结果。     

基于零拷贝的脉冲星GPU相干消色散算法

射电脉冲信号在传输过程中受到星际介质的影响,脉冲轮廓展宽变形,在研究过程中需要对信号进行消色散处理.设计并实现了基于零拷贝的脉冲星数据图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)相干消色散算法,采用设备内存映射以消除主机到设备的拷贝开销,利用统一计算设备架构(Compute Unified De...     

亚毫米波射电天文用超导SIS接收机的研制(英文)

为了研制亚毫米波射电天文用超导SIS(超导 -绝缘体 -超导 )接收机 ,我们重点开展了如下研究 ,1 )Nb超导SIS结在其能隙频率附近的量子混频特性 ,及其结合高能隙超导薄膜 (NbTiN)和高电导率金属薄膜 (Al)分布结阵在 780 - 950GHz频率区间的量子混频特性 ;2 )亚毫米波超导混频器嵌入阻抗的数值和实验表征 ;3)高电流密度小面积Nb超导SIS结的制备和特性表征 ;4)一个 60 0 - 72 0GHz超导SIS混频器的研制和特性表征。本文详细介绍了相关的数值分析和实验测量结果。     

两个二次曲面反射镜组成的光学系统的一般研究

本文用三级象差理论讨论了由两个二次曲面反射镜组成的,主要是天文望远镜的光学系统。导出了各种联合消象差的条件。概括了以往所有提出过的两镜系统。     

脉冲星平均脉冲消色散的一种数学方法

从色散原理出发,将消色散问题反演转化为解积分方程的问题,并在消色散接收机原理的启发下,将积分方程离散化为方程组,并采用分段反演的方法对其求解。求解过程以及对该方法所作的检验表明,在理想化条件下,反演结果与预先给定的理论曲线吻合得很好。     

脉冲星平均脉冲消色散的一种数学方法

从色散原理出发,将消色散问题反演转化为解积分方程的问题,并在消色散接收机原理的启发下,将积分方程离散化为方程组,并采用分段反演的方法对其求解。求解过程以及对该方法所作的检验表明,在理想化条件下,反演结果与预先给定的理论曲线吻合得很好。     

基于CFD软件的桁架式望远镜遮光筒扰流分析

遮光筒会影响主镜上方的空气流动,不利于主镜表面与周围空气的热交换。以兴隆基地50 cm望远镜为例,应用CFD软件分析了两种消杂散光装置(遮光筒和独立挡光环结构)对主镜区域气流运动和温度的影响。同时根据温度数据计算主镜视宁度。分析结果表明,遮光筒会造成温度分布不均匀、湍流影响范围大、非对称的漩涡绕流等影响。独立挡光环结构的情况下,主镜视宁度减小74%。由此说明,在主镜散热和空气流通方面,主镜遮光筒有较大弊端。将该分析方法与杂散光分析结合,可合理选择杂散光抑制方案,对望远镜设计及改造具有一定参考和应用价值。     

基于小波分析的脉冲星信号消噪处理

脉冲星信号是一种典型的非平稳信号,且信噪比非常小．目前对脉冲星信号的处理仅局限于对脉冲星信号不同周期的迭加．根据脉冲星信号的特点采用小波消噪的方法对其进行处理,并对小波的选取和分解层数的优化进行了研究．结果表明小波阈值消噪能够对脉冲星信号实现噪声剔除,达到既净化信号,又不丢失高频有用信息的目的．从而实现了迭加较少的信号周期就能够获得与较长时间迭加相似或更好的效果,可以大大提高脉冲星观测的轮廓精度．     

CCD消干涉及平场系统

本文给出了云南天文台CCD——Coude光谱仪系统的消干涉条纹及平场光源系统——光源,光路原理,机械装置。文中简要地介绍了CCD探测器用于大色散光谱观测中干涉条纹产生的原因,为什么需要平场,消除干涉条纹和平场的原理。     

基于Mark5B＋GPU脉冲星观测系统

云南天文台40m射电望远镜进行的脉冲星观测数据量巨大,必须实现数据的实时处理,否则将会产生海量的数据积压.为实现这一目标,采用图形处理器架构,对Mark5B数据进行解码、消色散、折叠等处理.实验结果表明,对以1s8MB的实时采样,可以在0.51s内处理完成,从而实现了实时处理的要求.首先介绍这一观测系统各部分的图形处理器实现,然后相对于传统中央处理器构架,对各部分的运算速度进行了详细的对比.针对时间开销最大的消色散部分,分析了单次傅里叶变换的数据量大小对执行效率的影响.从系统最终的输出轮廓和柱状图上可以看到实时处理的结果符合要求.最后对存在的问题和未来的工作进行了讨论.