MUSER可见度数据积分方法与实现

射电观测是研究太阳活动的重要探测手段。我国明安图射电频谱日像仪(Mingant U Sp Ectral Radioheliograph,MUSER)主要用于研究太阳爆发活动初始能量释放区的物理过程,其观测将在太阳射电成像开辟一个新的窗口。成像处理是数据处理的重要组成部分,如何提高成像质量是当前数据处理的研究重点。首先介绍了射电干涉成像的基本理论,随后分析了对观测得到的可见度数据积分的必要性,细致讨论了短时段可见度数据叠加求平均和长时段UV覆盖叠加两种积分方法,并给出了完整的实现。通过实现代码与实验验证,两种积分均可以有效提高信噪比,图像质量明显提高。     

基于OpenCL的MUSER CLEAN算法研究与实现

天文软件开发中迫切需要在单机环境下进行高性能数据处理工作,但由于机器配置不同,采用传统的多线程、CUDA(Compute Unified Device Architecture)+GPU(Graphic Processing Unit)等方式都存在明显的局限,不利于天文软件的快速移植和无缝运行.对明安图频谱射电日像仪(MingantU SpEctral Radioheliograph,MUSER)数据处理系统开发中所采用的OpenCL(Open Computing Language)技术进行介绍,并基于OpenCL实现Hgbom CLEAN算法.整体工作通过Python语言和PyOpenCL扩展包实现并行洁化处理.实验结果表明:基于OpenCL实现的CLEAN算法与基于CUDA实现的CLEAN算法具有大致相当的运行效率,同时也可以无需修改代码直接实现纯CPU(Central Processing Unit)环境下的高性能数据处理,解决了对CUDA+GPU环境依赖的问题,在保证MUSER数据处理系统洁化过程性能的基础上,提高了系统对硬件平台的适用性.该工作验证了OpenCL在科学数据处理中的可用性,可以预见:由于OpenCL所具有的异构环境下高性能计算特性,OpenCL将是未来天文高性能软件开发的首选技术.     

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Web.py的MUSER软件系统界面实现

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Sp Ectral Radioheliograph,MUSER)已经完成硬件建设,与之配套的数据处理系统也初步开发完成。为提高用户操作的可用性,简化操作难度,数据处理系统在提供传统的命令行用户界面的同时,也提供了网络交互方式。简单介绍了Web.py的基本概念和内部组件交互流程,讨论了基于Web.py进行网络开发的方法和流程,并利用Web.py框架实现了数据处理系统的网络界面交互。成果已经应用,提高了日像仪数据处理系统的可用性,也为其它天文软件系统的开发提供了一定的借鉴与参考价值。     

中国古代天象记录数据库的设计与实现

中国古代天象记录是世界上独一无二的天文观测数据宝库,具有十分重要的科学价值。近年来,随着天文观测与理论的快速发展,对历史超新星、太阳活动周期等问题的研究有了许多新的进展。但古代天象记录的整理工作还停留在上世纪八十年代末的水平,在信息利用方面存在检索不便、文献不全、缺乏相应分析等问题,已难以满足天文研究工作的需求。基于面向文档数据库、全文检索、语法分析、Web等技术,设计开发了中国古代天象记录数据库,实现了对古代天象记录中各类科学和文史信息的数字化存储与检索。这一基础平台的建设和研发为中国古代天象记录更好地服务于全世界天文学家,促进对古代天象记录的校勘、证认、利用等多学科交叉研究打下了基础。     

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。     

《天文学名词》数据库新版网站设计与实现

<天文学名词>数据库网站是天文学名词审定委员会开展名词审定工作和为广大用户提供名词查询检索以及其它相关服务的网络平台.随着名词审定工作的不断推进和广大用户对名词数据库功能需求的不断增加,原有的网络平台从功能和信息量上都无法满足当前的需求.<天文学名词>数据库新版网站借助成熟的数据库和网络技术,围绕名词的征集、审定、发布、查询检索等环节,充分实现了广大用户和天文学名词审定委员会所需要的功能.提供了更加丰富的信息.介绍了新版数据库及网站的设计原则、实现方法,并从功能需求出发着重介绍后台数据库和用户界面的设计与实现.<天文学名词>数据库网站是一个典型的由数据库驱动的简单网络应用系统,本文所涉及的工作和介绍的经验将为类似应用系统的开发提供切实可行的参考.     

Vantage Pro气象站实时数据采集与在MUSER中的应用研究

我国明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Sp Ectral Radio Heliograph,MUSER)已经完成所有的硬件设备安装与调试,即将进入常规观测。为有效地保证观测数据的可用性,项目组购置了Vantage Pro自动气象站,用以实时监控观测地的气象条件变化。首先介绍了MUSER项目的基本情况,论述了在项目中气象条件的应用场景及在数据处理时对数据有效性可能造成的影响;详细介绍了Vantage Pro气象站的数据采集格式、数据交换格式以及串行通信协议;介绍了在气象数据的存储方式;最后给出了构建气象数据服务、数据归档和高效查询的方法。可以应用在望远镜自动气象监控和数据处理方面,也可以为选址的自动气象监测提供参考。     

基于Cassandra的海量MUSER数据分布式存储与检索研究

明安图射电频谱日像仪每天产生海量观测数据,传统的关系型数据库存储和管理这些数据时,面临着读写延迟高、性能和容量扩展能力有限以及可用性弱等诸多问题。针对这些问题,开展了基于No SQL的海量数据存储与检索应用研究。首先,详细分析了明安图射电频谱日像仪的数据特点、存储需要以及面临的问题;然后,对明安图射电频谱日像仪进行数据建模,给出了明安图射电频谱日像仪的列式非关系型数据模型,同时提出了元数据和数据在No SQL中的同步存储方法,解决了二者的一致性问题,在此基础上实现了基于Cassandra的海量天文数据存储管理系统(MBDMS);最后通过实验验证了系统存储与检索的高效性、扩展性以及可行性。实验结果表明,MBDMS可以很好地满足数据管理的需要,是解决当前数据存储问题的一种有效方案。     

基于WEB的MUSER远程监控数据可视化展现方法

天文远程监控是天文研究的重要组成部分。为及时发现由于天气原因、电磁干扰、天线故障等导致的异常数据,提高数据处理的可靠性,我国明安图频谱射电日像仪迫切需要实现实时观测状态的远程监控。提出了一种基于WEBSOCKET技术的远程监控数据的可视化展现方法,并以观测过程中功率图和频谱图的实时展现为例进行了验证。实验表明,方法可满足实时监控数据可视化展现需求,并且改变了传统的现场监控模式,打破了地域限制,具有可靠性高、实时性好和扩充性广等诸多优点,提高了工作效率和设备利用率,对其它远程监控数据可视化展现系统有一定的参考价值。     

FITS文件管理器设计与实现

FITS文件管理器(FITS Manager)着眼于对中小规模数量的FITS文件的管理,实现对FITS文件的快速查找、预览以及相关处理。在不改变天文学家现有工作习惯的前提下融入虚拟天文台先进的技术和功能。FITS Manager采用了日趋流行的插件式软件开发模式,在完成了软件跨平台的同时极大地增强了软件的可扩展性。在FITS Manager中,所有的应用功能都由功能插件完成,软件核心组件则为应用插件提供了简便的接口、提高公用功能的复用程度。通过社区开发的模式不断添加各种功能的插件,FITS Manager将努力成为天文学家处理FITS文件的高效平台。     

一种液晶显示系统的单片机接口设计

液晶显示器（LCD）工作电压低、功耗小、能与CMOS电路匹配；且显示柔和、字迹清晰、重量轻、可靠性高、寿命长，自问世以来其发展速度之快，用途之广远远超过了其它发光器件。在自动化仪表及自动控制系统中，越来越多的设计者采用液晶显示与仪器对接，尽管其接口电路较传统的LED显示器复杂，由于其独特的优点，正得到广泛地应用。现介绍一种单片机LCD显示器接口的设计。在使用步进电机进行精密自动控制的系统中，利用8031单片机作为控制器，加之使用8255并行接口，可实现移位显示，也可适时显示转角信息和检测信息。该设计自动化程度高、可控性强，可用于天文仪器的精密定位、扫描以及其它自控监示系统。     

VO-DAS Registry系统的设计与实现

为了给天文学家提供一个统一访问分布存储于世界各地数据中心的异构天文数据资源的方案,中国虚拟天文台项目组设计了虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)。VO-DAS支持国际虚拟天文台联盟(IVOA)制订的各项相关标准,使得它具有良好的互操作性。VO-DAS Registry系统是VO-DAS系统的重要组成部分,它为VO-DAS系统获取数据资源的元数据,从而使得VO-DAS更好的管理和应用这些数据资源。在这个过程中,此系统符合IVOA的相关标准。     

基于ROACH的Zoom-PFB设计与实现

简述了基于ROACH和Xilinx System Generator平台的接收机数字后端系统的设计与实现。介绍了Zoom-PFB算法原理,讨论了该算法的核心部分低通滤波和抽取的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)实现。针对谱线观测局部高精度分辨率的需要,给出了将400 MHz带宽分为带宽25 MHz的16个通道,对其中任一通道做通道数为6 k、频率分辨率为4 k Hz的频谱细化系统的具体设计方案。在实验室条件下,对该数字后端的性能进行了分析和测试,并以4.5 m口径X/Y结构天线进行银道面中性氢谱线观测检验其应用效果,验证了方案的可行性。     

FocusGEO软件系统的设计与实现

FocusGEO是上海天文台自行研制的新一代地球同步轨道动态监视系统,与大部分商用成熟的天文望远镜相比缺乏标准的硬件底层驱动,同时受运行环境的限制,无法设计开发基于Linux的RTS2或基于Windows的ASCOM的全自动软件系统。研究团队针对FocusGEO的特殊需求,自行设计开发了一套基于Windows的软件系统,可实现望远镜自动观测、资料实时处理、数据传输与数据管理等过程。介绍了软件系统的实现框架、整体流程和数据并行处理的原理,并重点讨论图像实时转换与传输和数据实时处理与入库的实现方法。长时间的观测运行表明,软件系统工作稳定可靠,可为非通用望远镜系统的自动控制软件开发提供借鉴。     

基于E1接口的时间同步系统关键模块设计与仿真

针对E1线路延迟稳定的优点,给出了溯源到GPS系统时间的时间保持模块,提出时间信息组合以适应E1线路不成帧的传输方式,采用HDB3码作为E1线路传输码型,利用FPGA芯片EP2C8T14418进行开发,设计了基于E1接口的时间同步系统关键模块,并对各关键模块进行仿真,结果表明各模块设计均满足时间同步系统的要求。     

天文大数据管理工具的设计与实现

随着大型地面和空间观测设备的建设以及大型巡天项目的开展,天文数据以TB字节、PB字节,甚至EB字节计量,天文学进入了"大数据"时代。面对数据海洋,如何有效地存储和管理这些大数据是摆在天文学家面前的核心问题。数据存储和管理不仅仅是天文数据中心的任务,天文学家也需要有效地管理自己的科研数据。能够将海量的数据自动地存入数据库中是管理数据的基本前提,而高效的数据索引则是管理数据的核心要素,为此设计开发了天文大数据管理工具Auto DB,使用虚拟终端监视实现海量数据的自动入库,对数据自动创建全新的天空分区索引Q3C(Quad Tree Cube),对天文数据进行二维空间索引以便于高效的管理。天文大数据管理工具的改进和完善对天文学家后续研究中的数据融合、数据分析、数据挖掘提供了根本的保障,尤其对从事大数据的天文学家,拥有自动化的数据库管理工具,可以集中精力致力于科学研究。     

基于GPS导航的嵌入式软件设计与实现

采用GPS定位技术 ,在WindowsCE的嵌入式环境中设计并实现了一套可广泛应用于智能交通系统 (ITS)和基于位置服务 (LBS)等系统中的具有定位导航服务功能的导航软件     

LAMOST CCD相机总控的设计与实现

大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)使用了16台低色散光谱仪、32台科学级CCD相机对目标进行光谱拍摄。CCD集总控制器MASTER是其32台CCD相机的中枢,它控制CCD按观测需要进行曝光、管理CCD状态和诊断相机故障。针对LAMOST相机系统的结构和UCAM控制器的特点,设计了MASTER系统;介绍了与OCS和UCAM接口的方式,并分析了对命令和状态的管理。