空间太阳望远镜数据总线解决方案

空间太阳望远镜的星上数据处理系统需要对高速、海量的科学数据流进行实时处理,选择合适的空间数据总线解决方案至关重要.SpaceWire是由欧空局提出的一种新型高速串行数据总线标准,已经应用并计划用于ESA和NASA等多个任务中.在空间太阳望远镜项目中,Spacewire将负责在五个载荷仪器和科学处理单元(SDPU)之间组建网络,完成高速数据传输的任务.通过对SpaceWire协议进行分析,设计了基于SpaceWire的双冗余总线的容错方案.建立了基于DSP+FPGA结构的通信测试平台,并分别给出软硬件设计及测试结果.     

空间太阳望远镜科学卫星

“空间太阳望远镜”是一颗载有口径为1米的主光学望远镜、极紫外望远镜、Ha与白光望远镜和宽带光谱仪及射电频谱仪的科学卫星。它将在距地面730千米轨道的太阳同步轨道上运行,在摆脱了地球大气层影响后,对太阳进行广泛光谱范围和全连续的高空间分辨率高时间分辨率和高频率分辨率的科学探测,为太阳物理研究和空间天气预报提供重要实测数据。     

1米太阳望远镜液压监控系统

1m太阳望远镜的方位驱动控制系统采用液压轴承,液压系统正常工作时望远镜才能实现平稳旋转。可通过油压、油温监测液压系统的工作状态。针对原有液压系统不能提供其工作状态实时监测和自动化程度较低的缺陷,设计了液压监控系统并将其集成到望远镜控制系统中,可实现油压油温数据采集、油压异常报警、油泵自动启停等功能,保证液压轴承的安全运转。介绍了该监控系统的结构和工作原理,阐述了油压、油温数据采集系统的软硬件实现并给出了相应的实验数据和运行结果。理论分析和实验结果表明系统工作正常,数据采集速度快、分辨率高,精度可满足要求,能长期稳定运行。     

空间太阳望远镜中相关跟踪器计算单元设计

空间太阳望远镜的主光学望远镜具有1m口径,在设计上空间分辨率达到0.1″的衍射极限. 利用相关跟踪器可以稳定图像输出,使望远镜在长时间曝光下仍能保持高分辨率.国内外开展相关跟踪技术的研究很多,但由于软硬件条件的局限,无法获得高速的相关处理器,使得闭环系统的误差带宽局限于30Hz左右,本文介绍一种基于FPGA的快速相关处理器,使得闭环系统延迟在0.3ms以内, 可以实现理论上的100Hz的闭环带宽,满足了空间太阳望远镜的系统需求.     

空间太阳望远镜1m主镜支撑结构的研究

本文对正在预研中的空间太阳望远镜的关键部件之一1m主镜，提出一种合理的支撑结构系统，此系统可以兼顾空间太阳望远镜光学系统的地面装校调试的有效性和火箭发射力学环境中的安全性以及入轨后正常观测时的高精度性。     

空间太阳望远镜中1-bit图像相关器的实现

两维图像相关跟踪是空间太阳望远镜(SST)主光学望远镜系统达到0.1″分辨率的关键之一。本文提出了采用1-bit相关算法来实现图像快速相关运算,并设计出了基于FPGA DSP架构的相关器硬件结构。25MHz下32×32点图像相关运算在XCV800芯片上实现仅需0.33ms,而硬件规模仅为基于FFT相关器(12-bit数据)的1/9。     

1m红外太阳望远镜液冷系统设计

首先对1m红外太阳望远镜的冷却对象做热分析,基于分析结果和冷却对象的特殊要求,得出液冷是最适合的冷却方法,并给出了液冷系统(LCS)设计和关键部件选择。液冷系统中对各子系统添加了定性检测模块以及定性检测和PLC通信的电路设计,又对封窗LCS子系统添加了液量控制电路。实验表明该LCS设计满足YNST零冷却对象的特殊要求,设计合理,是一种可行的设计方案。     

一种空间太阳望远镜光学窗口在轨热设计

空间太阳望远镜在轨运行中,会受到复杂的空间环境影响,光学窗口的温度变化将会直接影响后面光学系统成像质量.热设计的目的就是为了保证光学窗口的各部分保持在各自正常温度范围内,更重要的是能够使望远镜在地影结束后迅速进入到工作状态,完成整个周期运行.为了得到窗口在空间热载荷下整个周期内的温度分布和变化趋势,需要对窗口稳态及地影状态中有无加热两种瞬态进行仿真分析.通过对比两种瞬态温度分布的仿真结果,对窗口采取相应热控措施,取得了较好的热控效果.     

有限元分析技术在空间太阳望远镜结构设计中的应用

有限元分析技术是现代工程领域中进行结构分析的一种数值方法，已经广泛应用于天文仪器设计。它可使设计者了解被设计对象相应的特性，发现强度或刚度等方面的薄弱点，从而改进和优化设计。以空间太阳望远镜主桁架和主镜室的设计为例，从几何建模、单元划分入手，对静力学分析、模态分析、动态响应和热分析等各方面在空间太阳望远镜设计中的应用进行了阐述；分析了有限元分析存在的误差、产生的原因以及如何减少误差；叙述了有限元分析技术应用于天文仪器尤其是空间天文仪器的发展趋势。     

下一代空间望远镜

一旦发射,詹姆斯·韦布空间望远镜将会以地面天文台站无法企及的详尽程度来探测遥远的星系、恒星“托儿所”以及太阳系外行星的大气。     

太阳随动圆顶的一种实现

介绍了太阳随动圆顶的基本原理和一套太阳圆顶随动系统的具体实现及其关键技术 ,可资将来国内建造太阳随动圆顶参考。     

射电望远镜控制系统中的数据传输序列化分析

控制系统能衔接、集成和管理射电望远镜的软硬件系统。控制系统的序列化工具可以将射电望远镜的不同设备、操作系统、编程语言和网络之间传输的信息进行编码和解码,增强系统之间数据的传输效率。分析和比较了3款二进制序列化工具Msgpack,Protobuf和Flatbuffers的编码原理及特性,并通过一个实例测试了它们的序列化数据大小、序列化时间和中央处理器利用率。结果表明,Msgpack的综合性能优于Protobuf和Flatbuffers,适用于周期长、需求易变的射电望远镜系统之间传输信息的编码和解码。     

Alma and E-merlin Data Transmission Systems: Lessons for Ska

ALMA, EVLA and e-MERLIN use high data rate optical fibre links based on commercially available 10 Gbps opto-electronics. This paper describes the systems designed by NRAO and JBO staff to be used in ALMA and e-MERLIN. ALMA has a requirement for a 120 Gbps data rate per telescope, requiring the use of 12 lasers in the 1550 nm telecommunication band, with maximum link lengths around 20 km. e-MERLIN has a lower bandwidth and requires 30 Gbps links per telescope and therefore three lasers per telescope; however, the link lengths reach up to around 400 km, and amplification, de-dispersion and regeneration are required. Dense wavelength division multiplexing is used to avoid fibre management problems and save fibre costs. The design criteria and experience gained in these projects is very relevant to SKA as the proposed configuration of the antenna elements maps well to the link lengths used here. The chosen data rate will be a major cost driver.     

65米射电望远镜中频传输分配系统的研制

设计和实现了65 m射电望远镜中频传输分配系统,频率范围0.1~2.5 GHz,通道数6路,0~30 d B衰减本地和远程可调,链路增益、端口驻波比、分配输出隔离度、通道一致性等指标满足要求,给数字终端提供了良好的中频输入信号。经过系统验证,该中频传输分配系统整体性能优良,可以很好地满足射电观测的需求。     

太阳Stokes光谱望远镜的结构及其数据处理方法

云南天文台的太阳Stokes光谱望远镜是一台通过测量磁敏谱线的Stokes参数I,Q,U和V的轮廓来研究太阳磁场精细结构的光谱型矢量磁场测量仪。它利用4个完整的Stokes轮廓所蕴含的丰富信息,完全确定辐射的偏振状态,从而精确地测定太阳黑子区的矢量磁场。文章首先介绍了该望远镜的结构,进而详细地介绍了该望远镜所测量的偏振光谱资料的处理方法。     

Image Stabilization System for Hinode (Solar-B) Solar Optical Telescope

The Hinode Solar Optical Telescope (SOT) is the first space-borne visible-light telescope that enables us to observe magnetic-field dynamics in the solar lower atmosphere with 0.2 – 0.3 arcsec spatial resolution under extremely stable (seeing-free) conditions. To achieve precise measurements of the polarization with diffraction-limited images, stable pointing of the telescope (<0.09 arcsec, 3σ) is required for solar images exposed on the focal plane CCD detectors. SOT has an image stabilization system that uses image displacements calculated from correlation tracking of solar granules to control a piezo-driven tip-tilt mirror. The system minimizes the motions of images for frequencies lower than 14 Hz while the satellite and telescope structural design damps microvibration in higher frequency ranges. It has been confirmed from the data taken on orbit that the remaining jitter is less than 0.03 arcsec (3σ) on the Sun. This excellent performance makes a major contribution to successful precise polarimetric measurements with 0.2 – 0.3 arcsec resolution. K. Kobayashi now at NASA/Marshall Space Flight Center, Huntsville, AL 35812, USA.     

太阳射电频谱日像仪光纤传输技术分析与性能测试

分析了光纤传输系统的特性，及其对太阳射电频谱日像仪的影响。根据日像仪系统的传输性能要求，对四种光纤传输方案进行了综合比较，最终选择模拟光纤传输系统作为建设方案。在选定方案的基础上对相关设备的性能进行了测试，并针对设备测试与对卫星信号的现场实际相关接收测试结果进行分析，验证了拟定方案的可行性。最后，提出构建太阳射电频谱日像仪光纤传输系统需要进一步解决的问题和需深入探讨的内容．     

太阳选址全国日照条件分析

利用国家气象信息中心气象资料室整编的中国756个基本、基准气象站在1971～2000年间的日照时数和日照百分率年值、月值数据集,研究了全国范围的日照条件,结合1951～2008年间我国云量、水汽要素资料,分析了影响日照的因素.研究结果表明,我国日照时数和日照百分率的分布形势一致,东南少而西北多,从东南向西北递增.在我国东部地区日照时数由南向北逐步递增,西部地区日照条件整体好于东部,符合常规.藏西南狮泉河一带日照条件最优;40°N纬度带附近和藏南地区次之,江南华南、四川盆地以及云贵高原东部地区的日照条件较差;其余地区日照条件居中.日照时数受云量、水汽要素的影响,呈负相关关系.     

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。