一种基于图像清晰度评价的天文望远镜自动调焦系统

在天文望远镜上应用自动调焦技术,可以提高调焦的自动化程度和效率,改善调焦精度和成像清晰度,避免对操作人员调焦经验的依赖.由于天文望远镜观测到的天体图像细节较少,不适合使用照相机的自动调焦算法.本文提出了一种新的适用于天体目标观测的离焦判据.     

面向GWAC系统的流星候选体识别算法

地基广角相机阵的超大视场每天可观测数百个流星体,有效识别这些流星体可以为流星的科学研究提供重要的科学数据。针对地基广角相机阵这一类超大视场测光巡天系统在流星识别时遇到的不能有效区分流星与其他移动目标的问题,设计和实现了一个流星候选体识别算法,该算法主要包含流星轨迹识别和光变曲线形态分析两部分。识别算法对Mini-GWAC约两个月的图像进行处理,提取10.9万个移动目标轨迹,其中90%以上属于非流星目标。分析午夜时间段内流星目标高斯拟合曲线的α参数,发现大部分单峰流星目标的光变曲线波峰随图像像素位置呈慢速变化趋势。综合流星的单帧特性、光变曲线的单峰结构特征和光变曲线的慢速变化特性进行过滤,最终得到4.1%的高精度流星候选体。经过人工检查确认,4.1%的流星候选体中有85%～87.3%的目标符合流星的形态及亮度特征。     

Mini-GWAC控制系统的故障诊断专家系统

地基广角相机阵是中法合作空间多波段变源监视器天文卫星的地基观测设备,Mini-GWAC是其预研和补充项目。针对Mini-GWAC望远镜阵列,从故障诊断方法、技术设计方案和故障诊断研究平台等方面展开,详细叙述了故障诊断系统的研究及设计过程。该系统基于Mini-GWAC望远镜平台,采用专家系统理论和故障树分析相结合的方法开展故障诊断专家系统的研究。研究成果对提高望远镜的可靠性,降低维护成本,提高观测效率有重要意义,同时为实现在其他望远镜上的应用增加技术积累。     

基于优先策略的动态选星算法

论述了LAMOST巡天观测战略系统(SSS)中观测策略的实现方法选星算法问题．以国外SDSS望远镜为例介绍了静态选星算法，分析了其不足之处，并结合LAMOST望远镜的特点，提出了一种新的选星算法-“动态选星”算法．动态选星算法基于优先策略原理，可以在满足覆盖完备性的基础上，优化观测效率，并能方便地兼顾观测条件的约束．给出了算法的原理和框架描述，并针对算法进行了模拟计算，证明了算法的有效性．另外需要指出的是动态选星算法不仅适用于LAMOST，它可以普遍地应用于多目标光纤望远镜的巡天选星．     

机器视觉高斯拟合法自动导星定心系统设计

丽江2.4m光学望远镜自动导星系统升级改造需要计算CCD图像中实际星像中心的位置,在现有导星定心算法的基础上,利用机器视觉Canny边缘检测和椭圆拟合的方法识别星像轮廓,然后对星像直接二维高斯拟合,计算星像中心位置.研究了导星算法中涉及的天光背景参数、星像轮廓识别所需阈值、星像拟合边界参数的整定方法,总结出有效的自动导星定心方法,并开发了基于Linux平台的高速自动导星定心系统软件.软件对星像的高斯拟合结果与IRAF软件高斯拟合结果一致;同一天区相邻时间图像中星像中心偏移量计算结果也表明算法的有效性.     

均值漂移算法在LAMOST动态选星中的应用

将均值漂移算法运用于LAMOST动态选星过程,用以寻找局部天区内观测目标密度最高的区域进行观测.通过模拟试验分析了在不同的天区覆盖方法对均值漂移算法观测效率的影响,并与使用最大密度算法得到的结果进行了比较,证实了均值漂移算法的优越性.     

大视场光学瞬变源认证系统的设计与实现

我国的大视场光学瞬变源巡天设备地基广角相机阵每2.5 min机器初步筛选出近千个瞬变源候选体,这些瞬变源候选体可能为超新星、变星、移动天体或者是噪声等。为进一步对瞬变源候选体进行管理和详细地筛选与认证,提出了基于网络开发框架的Django平台实现后台数据库管理和前端网页交互展示功能的光学瞬变源认证系统的设计方案。通过研究,本方案主要具备对瞬变源候选体的管理;光变曲线处理与展示;与已知多个类型天体星表的交叉进行分类;同时提供人机交互的人工认证界面接口等功能。得益于Django框架的优秀特性,系统无需额外的开发,即可提供良好的命令方式交互接口,方便科学家通过Django的接口对数据库进行面向对象的操作。通过将系统应用于我国已建成的迷你地基广角相机阵的观测数据测试,结果表明系统能将瞬变源候选体进行正确的分类与认证,为科学家对瞬变源候选体的后期认证提供了丰富的信息和方便实用的操作工具。同时,系统对于其它类似的瞬变源巡天项目也具有同样的实用意义。     

基于无线触屏平台的阵列式望远镜控制系统

地基广角相机阵(Ground-based Wide Angle Cameras,简称GWAC)是中法合作SVOM(Space Variable Objects Monitor,空间多波段变源监视器)天文卫星的地基观测设备,Mini-GWAC是其预研和补充设备.针对Mini-GWAC望远镜阵列,介绍了一种基于无线触屏平台进行操控的阵列式望远镜控制系统的设计与实现.从控制系统原理、系统硬件结构、软件设计、实验和测试等方面展开,详细叙述了该系统的开发及实现过程.该系统以基于Win CE系统的触控一体机为上位机,无线收发模块和可编程逻辑控制器(PLC)为核心,具有低成本、数据传输可靠、操作简单等优点,并较好地实现了在Mini-GWAC阵列式望远镜上的应用.     

天文CCD观测的星象定心算法

针对目前常见的地面光学观测系统（天望远镜和CCD系统）,提出了一种快速确写是星星象中心的算法－逐次逼近法,该算法采用逐次副近的思想,可快速准确地解定恒星星象的中心,并采取了一些措施,较好地消弱了大气湍流的影响,该算法从整个系统的角度来分析和解决问题,很适应于计算机自动处理,具有实用性强,速度快的特点,还利用VC＋＋开发一套基于Windows98平台CCD星象定中心处理的软件。     

长期视宁度监测DIMM系统设计方案

视宁度参数r0是现代天文选址中需要测量的一个重要物理量,而差分像视宁度监测仪(Differential Image Motion Monitor,DIMM)是目前普遍采用的测量视宁度参数r0的天文仪器。详细介绍了可进行长期视宁度监测的DIMM系统的设计方案,重点讨论了目标星指向、自动导星、自动测量和数据保存等部分。长期视宁度监测DIMM系统的部署,有助于分析已选站址或候选站址的本征视宁度,评价一个站址的成像质量。     

基于直接成像法的多星系统观测

系外行星直接成像探测能够获取系外行星更全面的物理信息,是未来搜寻系外生命的关键技术之一.针对近期地基望远镜高对比度成像观测数据,对新发现的多星候选体进行系统展示.前期,结合地基系外行星高对比度成像设备观测能力,从已发表文献整理的Gaia星表恒星数据中筛选,得到约1000个观测目标.这些目标分布于不同的年轻星团中.近期,使用Palomar天文台Hale望远镜对上述观测目标中的42个目标在K波段开展了高对比度成像观测.这些目标恒星在可见光波段为7.5-14.2019年经过两轮观测,发现了6个多星系统候选体,这些目标在Gaia Data Release 2星表和Gaia early Data Release 3星表中难以确认是单星还是多星系统.     

全天相机在多设备巡天中的应用

天文观测站夜天空星像星等信息和天区分布信息可用于指导多设备巡天观测.建立全天相机监测系统(Monitoring all-sky system)对本地天区夜天空实时监测,获取的监测图像需要有效的方法进行处理以提取全天图像星像信息.由于全天图像视场大和高阶扭曲的影响,采用天顶等距投影与多项式函数组合的方法计算图像的底片常数.天文定位的均方根残差约为0.15个像素.通过对图像中亮星部分测光得到的星等差,改正大气消光误差.最后使用HEALPix (Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelation)方法实现天区划分和每个天区可观测极限星等值的存储.     

瞬变源快速自动响应观测系统的研究与实现

天文瞬变源后随观测对于瞬变源证认具有重要的意义。瞬变源发生的偶然性和光变的快速性要求后随观测系统具有快速自动响应的能力。介绍了基于Python开发的天文瞬变源快速自动响应观测系统的研究和实现,核心是基于Django架构实现数据库交互与模块调度功能。系统有基于VOEvent的警报消息传递、网络端状态监控与交互平台、数据自动处理和结果自动反馈以及望远镜控制接口等主要功能。通过在北京的中法天文卫星科学中心和兴隆观测基地之间的消息数据传递和实际触发观测测试表明,系统能满足中法天文卫星项目地基观测系统瞬变源后随自动响应观测的基本要求,同时系统还具有良好的可移植性,适用于其他类似的自动响应观测系统。     

基于卷积神经网络的全天空地基云图分类研究

全天相机拍摄的全天空地基云图能够实时反映当地的云量信息,而云量是天文选址首先考虑的因素之一。因此,对全天空地基云图根据图像质量、应用背景等因素进行自动化分类,实现鲁棒性高、适应性强的自动化分类算法,为天文选址提供重要帮助。基于雪龙号全天相机数据对卷积神经网络模型进行训练,并使用丽江观测站全天相机数据进行测试,取得了较好的应用效果,实现了可迁移性高的全天空地基云图自动化分类方法。     

基于NSGA-Ⅱ算法的多目标快速选星方法

全球卫星导航系统多系统选星问题能够转化为有约束条件的多目标优化问题求解,可以同时优化几何精度因子和选星数目这两个目标,从而在减少接收机运算量的同时获得良好的定位精度。提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法的多目标快速选星方法,该方法利用选星问题的序贯性生成初始种群,改进了约束处理方法,并选取合适的遗传算子和效用函数做出选星决策。通过仿真,证实该选星方法具有良好的可靠性和实时性,且不依赖于卫星的几何位置分布,可适用于有障碍或者遮挡的复杂情况。     

致密陡谱源3C43、3C48和3C454的VLBI研究

利用美国甚长基线阵对3个致密陡谱源3C43、3C48和3C454进行中心频率1.6GHz的观测,获得总流量图和各个子源的结构等信息.对比已有的数据,分析源3C43和3C454的流量变化和各个子源的位置移动,发现3C43的总流量、各子源流量、各子源的相对位置在14年内比较稳定;3C454的总流量和各子源流量也比较稳定,但两个子源相对核心的偏离速度分别是光速的21.6和17.7倍,存在明显的视超光速现象.同时通过对L波段4个频率的总流量结果进行谱指数拟合,获得源3C43和3C454的谱指数分别是0.63和0.86,符合致密陡谱源谱指数α≥0.5的定义,也与已有的结果吻合较好.     

两种快速星像匹配算法的比较

星像的位置和亮度等信息对天文研究和空间导航具有基础意义。人们常常需要快速匹配从密集星场CCD图像中提取的信息来获取与星表中对应的信息(如位置、光度等),因此开发出了多种星像匹配算法。重点比较了两种最新的星像匹配算法:i)基于向量的方法;ii)基于径向和环向特征的方法。通过对云南天文台1m望远镜观测的CCD图像进行实际匹配,结果表明基于向量的方法更优,它是一种快速的、接近常数时间的匹配算法。     

多功能天文经纬仪图像处理系统

多功能天文经纬仪是云南天文台新研制的一种基于通用CCD观测的天体测量望远镜。介绍了多功能天文经纬仪的图像处理系统,从系统的整体框架和主要功能算法两个方面说明了整个图像处理系统的实现流程和工作方法。介绍了星像搜索算法、定心算法和VC＋＋程序设计的流程图。给出了图像处理软件的界面,以及恒星像、人造星像和轴准直星像3种星像的定心结果,并对其结果进行了分析。     

全日面磁场与活动监测望远镜轴系升级

在天文观测中,需要望远镜能快速、准确地指向目标天体,并进行稳定跟踪。针对怀柔太阳观测基地(Huairou Solar Observing Station, HSOS)的全日面磁场与活动监测望远镜(The Solar Magnetism and Activity Telescope, SMAT)进行轴系升级,使用伺服电机轴上23位高精度绝对式编码器替代光栅钢带码盘,通过VSOP87行星理论实时计算日面中心位置,使用基于大面阵CCD的高精度导行系统不间断跟踪并记录太阳位置,利用最小二乘法分段拟合太阳实时位置与绝对式编码器数值,建立指向算法并实现日面中心指向。经实测,赤经方向的指向误差约为36.69″,赤纬方向的指向误差约为21.49″,满足全日面太阳磁场望远镜的指向要求,该方法成本低,兼容性高,对于其他赤道式望远镜的升级改造具有借鉴意义。     

最远的“艺术照”--深空摄影的器材选择

一套完备的深空拍摄系统,一般包含相机、光学系统(镜头或望远镜)、赤道仪、导星设备与电脑。具体来说,三脚架与赤道仪支撑起所有的拍摄设备,并负责自动跟踪、自动寻星(Goto)与导星的执行。光学系统上装有相机与导星设备,并通过鸠尾板与赤道仪连接。电脑可以控制赤道仪的指向与相机的曝光,并且发出导星指令。