FITS变长数组在暗物质卫星数据存储中的应用研究

FITS是空间天文领域广泛使用的一种数据格式,空间天文数据文件通常采用定长数据结构存储为FITS文件。作为我国首颗发射的空间科学卫星,暗物质粒子探测卫星科学数据源包具有长度可变的特点。在暗物质卫星数据处理过程中,急需设计支持可变长度数据的存储结构和处理方法。设计了一种支持长度可变数组的FITS格式,并实现了采用该数据结构的数据处理、存储和管理。应用于暗物质卫星地面处理中,验证结果表明,该方法实现了编辑级产品数据存储,显著降低了产品数据量,节约了存储空间,同时提升了处理效率。     

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Paxos的强一致性复制在天文数据存储中的应用研究

随着新一代天文观测技术的快速发展,观测设备所获得的科学数据迅猛增长,传统的外挂式存储设备已经难以满足海量观测数据的近实时存储和同步数据处理的需求。基于廉价硬件的分布式存储系统是解决当前天文观测数据存储的有效手段。由于廉价硬件节点发生故障的概率相对较高,为了确保科学观测和数据的可靠存储,提出了一种基于Paxos的改进的分布式软件多副本复制算法。实验表明,在针对大于1 MB的天文FITS图像文件存储过程中,算法虽然增加少量的存储延迟,但能够容忍多种软硬件异常下多个副本的强一致性,较好地解决当前海量天文数据存储中的多副本数据存储的一致性问题。     

在Windows／VC ＋＋环境下编程实现FITS图像的显示

FITS是广泛应用于天文领域中数据转换、分析和数据存储的标准计算机数据文件格式,如何在Windows环境下开发出方便有效的FITS图像应用软件具有现实意义.本文简要介绍了FITS格式文件的概况、演化和最新进展,重点描述了如何在Windows/VC 6.0环境下编程实现FITS图像的显示.     

在SCOUNIX环境下开发实时通信系统

在SCOUNIX环境下开发实时系统 ,不仅可以利用UNIX的多任务特性 ,建立起高效可靠的系统 ,而且软硬件成本较低 ,还能享有商业软件的技术服务。介绍了基于SCOUNIX环境开发实时通信系统时多路串行通信技术及UDP网络通信技术的应用 ,同时介绍了在系统中如何建立数据日志及监视进程活动     

在SCO UNIX环境下开发实时通信系统

在SCO UNIX环境下开发实时系统，不仅可以利用UNIX的多任务特性，建立起高效可靠的系统，而且软硬件成本较低。还能享有商业软件的技术服务。介绍了基于SCO UNIX环境开发实时通信系统时多路串行通信技术及UDP网络通信技术的应用，同时介绍了在系统中如何建立数据日志及监视进程活动。     

不同仪器GRB观测数据的一致性分析

BATSE(Compton Gamma-Ray Observatory/Bursts and Transient SourceExperiment)、Swift(Swift Gamma-ray Burst Explorer)和Fermi卫星(Fermi GammaraySpace Telescope)提供了大量的GRB样本.研究比较3种仪器观测的暴的特征,发现虽然有红移暴的数目、所有暴中长暴的比例以及光子流量分布(lgN-lgP分布)等有显著差异,但是暴的持续时间、伽玛辐射总流量、谱硬度比等均没有显著差异.考虑Swift和Fermi暴的观测能段不同,进行修正以后,发现lgN-lgP分布的差异也基本消除.有红移暴的数目、长暴占总暴数的比例是由仪器本身的灵敏度决定的,即不同仪器决定不同GRB的观测特征,但是它们的本质是一致的.     

基于WCS的FITS图像天球定位综述及通用可视化研究

求取FITS(Flexible Image Transport System)文件头中以键/值对形式记录的坐标参数是FITS图像在天球参考系中定位的关键,研究坐标参数求解的一般过程具有重要意义.通过结合观测相机相关参数、天文照相图片识别算法以及WCS(World Coordinate System)理论能够有效实现坐标参数的求解,其中,CCD参数可确定图像对应天区在星表中的坐标范围,从而与星表结合可构建区域星表;天文照相图片识别完成了图像与区域星表间的匹配,得到一定数量恒星的CCD平面坐标与其天球坐标的对应表;WCS根据球面到平面不同投影方式建立两个坐标系之间的传递函数,选择其中一种并代入对应表中数据,解算函数的转换参数从而确定图像像素及其对应的天球坐标.FITS图像作为天文领域科学数据传输与分析的主流数据格式,仅限于在专业天文软件中进行查看、编辑及分析,在天文科普教育中存在局限性.因此,研究一种通用的图像可视化方法意义非凡.通过对FITS与PNG或JPEG图像进行格式转换,以AVM(Astronomy Visualization Metadata)的形式将FITS文件头中的坐标参数转换为元数据并添加到PNG或JPEG的文件头中,能够满足天文爱好者在非天文软件平台下查看及分析天文图像的一般需求.整体设计流程通过java编程实现并通过SExtractor、虚拟天文台可视化工具WWT、图片查看器等软件进行了相关测试.     

面向海量天文数据的分布式MySQL锥形检索研究

随着巡天观测计划的进行,传统的数据库技术无法满足海量天文数据的存储以及检索性能的需求.针对海量天文数据存储以及锥形检索的高并发、高性能问题,采用数据库中间件技术,当海量数据到达传统数据库存储阈值时,能够通过中间件技术以分库分表的形式存储到数据库集群,充分整合关系型数据库和分布式技术的优点.利用MySQL数据库集成动态索...     

绕月探测工程卫星数据的存储与管理

从数据的类型和产品格式说明开始,对绕月探测工程中的科学探测数据的管理方法进行了研究.通过数据存储架构和软件结构的分析,指出数据存储的软硬件环境;通过数据存储和备份策略的分析,指出数据存储的可靠性.这些存储与管理方法将为更好地管理数据并向外界提供检索和获取服务提供保障.     

GALILEO搜救定位处理的分布式数据融合方法

对遇险目标搜索救援的支持是GALILEO全球卫星导航系统的一项重要民用服务.文章介绍了GALILEO搜索救援子系统(SAR)定位的基本原理.在GALILEO SAR中测量量为时间信号与频率信号,文章详细地给出了两种测量信号的定位方法.基于多传感器信息融合技术,对搜索救援系统中不同测量信号进行综合状态估计.在仿真计算中,采用带噪声的模拟测量数据进行定位,数值计算的结果显示基于多传感器数据融合方法的综合状态估计是可靠的.     

基于NGAS的多点观测数据存储与同步方法

平方千米阵列(Square Kilometre Array, SKA)望远镜建成后将具有超高的灵敏度、超快的巡天速度以及宽视场,进而产生超海量的观测数据。SKA天文台与各国区域数据中心间的海量数据同步传输是当前SKA建设中的一个难点。SKA先导项目使用的下一代归档存储系统(Next Generation Archive System, NGAS)在应用测试中存在效率低下,性能不足等问题。提出了一种基于ZeroMQ的数据存储与同步方法,通过采用更加高效的异步消息机制实现同步传输数据,回避了NGAS原有的采用HTTP协议的局限。实验结果表明,新方法在平均数据归档存储效率方面比原有方法快了近40倍,能够基本满足10 GB带宽的全速传输需要,取得了较好的使用效果。     

基于SQL/NoSQL的空间目标光学特性数据混合存储策略

为解决海量空间目标光学特性数据入库与检索效率低、非结构化数据存储与管理困难、数据服务扩展性差和无法满足多用户获取实时请求数据的问题,提出一种空间目标光学特性数据混合存储策略.首先,利用光学特性数据中光源与探测角度的规律性,对数据进行处理并构建检索策略;其次,结合空间目标光学特性数据应用领域在数据存储、处理和访问方面的需求特点,构建空间目标光学特性数据混合存储策略,并设计了数据检索体系结构;最后,选取空间目标模拟光学特性数据入库和检索两个场景进行验证.实验结果表明,存储数值数据情况下,混合存储策略数据入库效率较传统关系型数据库提高超过17倍;存储数值数据和图像文件情况下,提高超过34倍;在多用户请求下混合存储策略数据检索效率较传统存储策略有较大提升.提出的混合存储策略能够有效地满足空间目标光学特性相关的仿真、测试与实验对数据的实时请求需求.     

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。     

网络环境下的情报工作

从情报学的学科目标、信息网络目前的工作状况,科研对情报的要要求等方面论述了网络环境下的情报工作的重要意义。提出了情报队伍建设的重要性。并对信息服务与情报服务的不同进行了详细论证。     

WWT平台下的脉冲星数据可视化

天文领域的数据越来越多,如何将这些数据向普通大众展示也得到越来越多的关注。本文以脉冲星数据为例,利用WorldWide Telescope（万维天文望远镜,以下简称“WWT”）的Excel插件对脉冲星空间分布进行可视化,并制作了相应的漫游用于教学和科普。本文展示了一个实例,显示出WWT在帮助天文学家将研究数据用于教育科普,以及青少年阳天文爱好者开展探究性学习中都有广阔的应用前景。     

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。     

时频系统中主备钟一致性保持方法的研究1

为保证主、备钟切换时时间信号的准确性和稳定性,开展了主、备钟一致性保持方法的研究。搭建了进行主、备钟一致性保持的实验系统,阐述了系统的原理,分析了不同钟差预测模型的效果,给出了计算备份钟频率补偿量的公式,测试了系统在不同控制周期下的同步水平。测试结果表明：采用本系统的主、备钟一致性保持方法,能够实现主、备钟间的最大时间偏差小于1 ns的指标,同时提高了备份钟的长期频率稳定度。     

机架模型下指向误差数据的筛选与分析

对地平式望远镜机架模型拟合的指向误差数据进行分析,介绍了指向误差数据的获取方法.采用最小二乘法求解修正系数,结合方位轴和高度轴的位置拟合指向修正量.在显著性水平α=0.05下进行残差分析,剔除偏离过大的点以提高拟合精度.通过计算均方根误差、相关系数、F检验的P值验证了机架模型的有效性.结果说明增加测试数据后,未经残差检...     

非合作目标激光测距预报的实时修正方法研究

非合作目标的激光测距预报一般是基于双行根数(TLE)外推出来的,往往有较大偏差,对激光测距的成功率有较大影响。结合空间目标的轨道理论和实测的数据分析,预报的偏差主要是预测模型外推的空间目标在运行轨道上的平近点角与实际平近点角存在偏差。根据非合作目标在望远镜跟踪视场中的脱靶量,利用相关算法可以找到一个最佳的时间根数偏差量修正空间目标的平近点角。经过修正,空间目标的视位置偏差得到改善,距离偏差能够从几百米减小到几十米,提升了预期回波到达时刻的准确度,可以给单光子探测器提供更高精度的距离门控,提高测距成功率。