SVOM数据档案库软件原型系统的设计与实现

作为中法天文卫星(Space multi-band Variable Object Monitor,SVOM)中方科学中心的重要组成部分,中法天文卫星数据档案库承担了中方科学数据产品本地存储和管理的任务,提供统一的数据产品管理平台,实现中法天文卫星科学数据产品的归档、检索、检出、维护与管理等功能。作为中法天文卫星科学中心预研的一部分,对中法天文卫星数据档案库原型系统进行了需求分析、系统设计,实现能够运行的原型系统,以演示中法天文卫星数据档案库的基本功能和工作流程,验证设计方案的可行性。档案库原型系统具有开放性和低耦合的特点,能够适应中法天文卫星中方数据产品结构的不断变化,在项目早期即可投入试用并不断完善,满足中法天文卫星的任务需求。     

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OpenStack的天文台站计算节点自动管理研究

天文数据处理是天文研究的一个重要环节。随着新一代望远镜功能与观测能力的快速发展,在观测地点构建高性能实时计算平台,快速完成数据的分析与处理是一种趋势。针对明安图射电频谱日像仪和明安图观测站实时数据处理系统的建设要求,系统研究了基于OpenStack的本地云实现方法与系统自动管理模式,提出了动态进行计算节点启停的方法,并进行了实际测试。实验表明,该模式完全可以满足天文数据处理的需求,并且比传统的静态分配计算资源的数据处理方法更高效,可以有效地节省能源开销,降低观测成本,对未来天文台站高性能计算平台的建设有一定的参考价值。     

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.     

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ARM架构的嵌入式系统在自动气象监测系统的应用:以NVST气象站为例

自动气象监测系统是现代天文观测台站必备的辅助系统之一,传统的自动气象监测系统基于微控制器或个人计算机开发.微控制器多用于工业控制,无法满足多任务和批量数据的快速处理;个人计算机由于高功耗、高成本及低可移动性,无法在野外使用.为了克服上述两种开发方式的缺点,采用基于ARM架构的嵌入式系统为抚仙湖1 m新真空太阳望远镜(N...     

丽江站BOOTES-4综述

伽马暴与光学暂现源观测系统(Burst Optical Observer and Transient Exploring System,BOOTES)旨在建设覆盖全球的多台软硬件配置相同的全自动望远镜网络,继而实现对γ射线暴和其他瞬变源的快速自动观测。BOOTES-4是该网络中的第4号站,安装在云南天文台丽江观测站。作为中国首个专业程控自主天文台,回顾了BOOTES-4的建设和安装历程,重点介绍其硬件组成和远程望远镜控制系统RTS2的技术特点和优势,最后介绍了该望远镜运行情况和观测成果。     

基于天文开源软件的卫星干涉测量数据处理系统

VLBI (Very Long Baseline Interferometry)技术观测卫星需要对干涉测量数据进行相关和后处理,通过相关、时延校准、条纹搜索,最终得到卫星的基线几何时延.基于天文开源软件建立起一套卫星干涉测量数据处理系统.该系统可工作在实时和事后两种状态,实现相关、中性大气、电离层、钟模型以及仪器硬件的时延校准、条纹搜索、生成基线时延和时延率序列.使用该系统处理北斗GEO (Geosynchronous Earth Orbit)卫星的干涉测量试验数据,得到了精度在1–2 ns量级的卫星基线时延序列.     

基于模糊PID控制的激光定位自动换馈控制系统

馈源是天文观测的核心设备,馈源的可靠更换和精确到位对接收微弱的射电信号有着至关重要的意义.以25 m大型射电望远镜为背景,设计了一套基于模糊PID控制的激光定位自动更换馈源控制系统,实现了对高频仓馈源的远程控制、快速精确定位和实时数据采集以及现场监控功能.论文在说明整个系统硬件架构的基础上,详细介绍了采用的模糊PID控制算法以及激光定位技术,仿真结果表明模糊PID算法的控制性能明显优于常规PID控制器,响应快、超调小、鲁棒性强,可提高馈源定位的精度和稳定性.     

基于容器技术的天文应用软件自动部署方法

平方千米阵列即将开始建设,各子工作包也进入关键设计评估阶段。基于云与容器技术是平方千米阵列科学数据处理器未来可能采用的平台技术。针对超大规模海量数据处理面临的天文应用软件快速部署、运行与实测要求,充分考虑天文应用软件运行环境复杂、云计算环境下超大规模计算集群部署困难等问题,系统研究并给出了一种使用容器技术的天文应用软件通用自动部署方法。以目前较为常用的可见度函数校准软件SAGECaL为例,首先分析了SAGECaL的相关特性和分布式部署方面存在的困难,进而给出了基于容器技术的SAGECaL分布式集群的自动部署方法。实验结果表明,自动部署方法极大地提高了SAGECaL分布式集群的部署效率,满足项目组承担平方千米阵列科学数据处理器相关测试工作所需要的基础平台部署与切换等需求,同时也为其它天文软件在云端的快速部署与执行提供了有益的思路。     

脚本语言在SVOM科学中心的应用

SVOM是中法合作研制的以探测伽玛暴为目标的天文卫星,数据处理对实现其科学目标具有重要意义.脚本语言高效灵活的特点使其特别适合于SVOM科学数据的处理需求.以Jython为例展示了脚本语言在SVOM科学中心的数据处理过程中的应用,分析了脚本语言的优势和适用范围,剖析了脚本语言的弱点并提出了针对性的解决方案.脚本语言在SVOM数据处理中的成功应用,不仅为SVOM科学中心数据处理等系统提供优秀解决方案,也会为国内其他空间天文项目的数据处理方法研究开辟一条新的途径.     

天文数据库回顾与展望

随着新一代巡天观测、时域观测等天文项目的推进,当前的天文数据量越来越大。面对天文领域日益增长的大数据集和大数据流,需要一些高效的数据存储和数据处理方法来对数据进行管理。天文数据库以及在其基础上提供的数据服务的出现部分解决了这样的问题。借助于计算机技术和信息技术的进步,一些更加专业的针对天文领域的数据发现、数据挖掘、数据交互等工作正在逐步标准化。基于虚拟天文台技术和天文信息学的新型天文数据服务正深入天文用户的日常科研生活中。首先简单回顾了天文数据库的历史,然后通过对几个典型天文数据库的举例分析,从天文数据库的类型、提供的服务等方面介绍了当前天文数据库的特点和最新进展,并对今后天文数据库的发展做了展望。     

一种基于微信小程序在RTS2的控制框架扩展

望远镜自主控制是现代天文观测技术的重要组成部分,在当前主流的自主控制系统中,开源的远程望远镜控制系统第2版具备模块化和即插即用的设计理念,且具有快速响应能力和稳定工作的特点,被广泛应用于天文望远镜自主控制系统。由于远程望远镜控制系统第2版基于Linux平台,主要基于命令行界面(Command-Line Interface,CLI)进行远程访问控制,所以对观测人员的要求比较高。深入分析远程望远镜控制系统第2版,对JS对象标记应用程序编程接口(Java Script Object Notation Application Programming Interface,JSONAPI)进行适度改造,以JS对象标记(Java Script Object Notation,JSON)为数据传输格式,以移动终端的微信应用作为载体,跨越不同平台对天文望远镜控制系统进行数据访问和功能调用。利用微信小程序,将控制系统移植到微信小程序中,使天文技术研究人员能够方便快捷地利用移动终端在微信平台上远程控制天文望远镜和实时监控天文望远镜自主控制系统的状态。采用该模式,可扩展到天文公共对象模型(Astronomy Common Object Model,ASCOM)等其他自主控制架构,从而实现一个通用的基于微信小程序的移动终端远程控制系统。     

基于ASCOM及PLC的随动天文圆顶控制

四川稻城县无名山址点是云南天文台新近选定的天文台址。为实现在无名山50 cm光学望远镜开展远程自动观测,需要对圆顶进行远程自动控制驱动开发。基于天文公共对象模型(Astronomy Common Object Model, ASCOM)标准,采用Modbus/TCP协议连接可编程控制器(Programable Logical Controller, PLC),实现了圆顶的自动控制。重点介绍了圆顶控制原理和实现方法,结果表明,圆顶控制系统具有融合度高、使用方便的特点,满足远程自动观测的需求,对于中小型观测系统具有一定的借鉴意义。     

构建中国虚拟天文台的天文数据结点

随着天文观测数据的爆炸式增长以及数据网格技术等新兴IT技术的日趋成熟,虚拟天文台应运而生。虚拟天文台成为基于数据网格技术的解决复杂海量天文数据的访问和管理的一种有效手段。我们对现有中国虚拟天文台体系结构底层进行设计与实现,并完成了其核心部分一天文数据结点。天文数据结点可发布和管理异构的数据资源,为用户提供统一的数据访问接口,进而为天文学家实现对各种天文数据的无缝透明访问和处理提供了方便。本文重点介绍了我们设计的天文数据结点的体系结构,以及结点各部分的功能,并讨论了其关键技术的实现。     

基于QT的MUSER观测数据多屏图形化实时显示的设计与实现

对天文望远镜的观测数据或控制过程状态进行实时的图形化显示,是天文仪器研制过程中的一个重要环节。随着Linux操作系统在天文领域的广泛应用,如何开发基于LINUX图形界面的实时图形化显示系统成为一种迫切需求。针对我国明安图超宽频射电日像仪(Mingantu Ultrawide Spectral Radio Heliograph,MUSER,原名为中国射电频谱日像仪,CSRH)实时观测数据图形化显示的要求,给出了一种利用QT架构进行实时、多屏的图形化展现方法,并以互相关与自相关数据实时展现为例进行了验证。实验表明本方法完全可以满足MUSER实时观测监控的要求,并且具有简单、快捷、可移植性好等优点,克服了LINUX下X-WINDOW编程困难等难题,对其它望远镜设计类似功能有一定的参考价值。     

基于USB2.0总线数据侦听的实时幸运成像系统

为进一步提高现有实时幸运成像系统的实时性,针对第二代通用串行总线(Universal Serial Bus 2.0, USB2.0)接口的电子倍增电荷耦合(Electron Multiplying Charge-Coupled Devices, EMCCD)相机进行幸运成像观测的情况,提出了一个基于USB2.0总线数据侦听的实时幸运成像技术方案,进行了侦听电路的硬件设计和数字逻辑设计,搭建了一个具有实时侦听、传输、处理、动态更新和显示的幸运成像系统。当相机拍摄天文图像并与个人计算机(Personal Computer, PC)进行数据交互时,系统的USB2.0总线数据侦听子系统就会对交互的USB2.0总线实现无侵入式侦听,并且加以分析处理后,只将有效的天文图像数据发送给底层现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)开发板中的幸运成像子系统,然后幸运成像子系统对接收的数据进行预处理、动态选图、实时配准和叠加处理,最后采用9个实时分割阈值水平切割高分辨率图像并对二值图像进行动态更新和显示。实验结果表明,所实现的系统能够对在USB2.0总线上连续传输的10 000帧512×512像素的图像进行实时侦听、幸运成像和动态更新显示,实现了幸运成像技术的实时化。     

基于容器的脉冲星数据处理软件部署与测试

随着天文观测技术的飞速发展,天文数据处理软件日趋复杂,天文数据处理环境的部署与管理日渐繁琐。利用容器技术将脉冲星数据处理环境封装成容器镜像并建立私有镜像库,科研人员可以根据数据处理需求选择镜像,实现数据处理环境的快速部署。利用实体计算机、虚拟机和容器中对脉冲星基带数据进行相干消色散处理,对比不同平台的资源利用率与数据处理效率。实验结果表明,容器的性能与实体计算机相近;在多任务并发的数据处理测试中,容器的资源分配更加合理,相较虚拟机可以提高计算资源利用效率。在新疆天文台脉冲星数据处理服务器上实现了基于容器的数据处理架构部署,设计并开发了容器管理图形用户界面,通过优化多用户登录、身份验证、数据卷挂载管理等功能,提高利用容器技术进行天文数据处理的效率。     

VGOS观测网初步观测及其讨论

为满足天文和测地研究需要,国际甚长基线干涉测量(VLBI)服务组织(IVS)提出了新一代VLBI空间测地计划—VLBI全球观测系统(VGOS)。按照VGOS技术规范,我国第一套VGOS系统于2016年初在中国科学院国家授时中心落成。为满足GEO卫星、射电源较差观测需求,需要制作全新的观测纲要。通过选取与卫星近角距的射电源来消除观测系统误差对卫星定轨的影响,最后利用软件相关处理机对观测数据进行相关处理并给出观测的初步结果,结果表明观测达到预计的观测精度。