德令哈13.7m望远镜重力变形研究

借助于数字摄影测量结果调整天线面板,使德令哈13.7 m望远镜在仰角52°时获得最佳反射面面形,从而使天线效率在观测仰角范围内得到整体优化.与之前基于经纬仪测量的面板调整结果相比,天线口径效率提高约1倍.依据不同俯仰姿态下的测量结果,得到了天线的重力变形模型,包括副面偏移和倾斜、主面焦距和面形偏差随仰角变化的规律.根据不同仰角的面形偏差测量数据反演反射面重力变形模型时,采用了数据拟合方法,这样可以减小测量误差对模型精度的影响.     

基于数字摄影测量技术的13.7m毫米波天线面形检测

将工业数字摄影测量技术首次应用于13.7 m毫米波射电望远镜天线的面形精度检测中.为克服现场条件的限制,在测量中使用环形轨道输送相机,采用无线传输的方式进行现场摄影.采用回光材料制作人工的标志,利用编码标志完成摄站的自动定向和同名点匹配,用光束法平差的方法解算点的3D坐标.利用CAD面形转换法和自由拟合法计算面形偏差,最终480个调整点的面形CAD拟合后的偏差调整到了0.083 mm.验证了摄影测量在射电天文天线测量中的可行性和优越性.     

CDFS天区中喑蓝星系的测光红移研究

从COMBO-17数字巡天数据里,选择了CDFS(Chandra Deep Field South)天区中1231个测光红移在0.1～0.3之间的暗蓝星系作为样本,研究了这些星系分别在只有光学波段和光学加近红外波段数据情况下做测光红移得到的红移分布,以及这些星系在静止参考系下的能谱分布(Spectral Energy Distributions,SEDs)特征.结果表明有183个星系在利用光学加近红外波段数据做测光红移时得到的红移大于1.2,它们的误差为0.046,提高测光的信噪比也有利于区分这类被光学波段误认为低红移的星系.这些暗蓝星系中高红移星系的观测近红外流量相对于光学流量有上升的趋势,而低红移星系的观测近红外流量相对于光学流量有下降的趋势.     

电荷守恒与CCD孔径测光

Lick天文台的CCD控制器是一类新型控制器,它能够在同一CCD系统内实现MPP(Multi—pinned phase)和通常工作模式间的转换．自2002年起中国至少有4架 CCD照相机使用这类控制器．此控制器的弱点是溢出发生在非线性前,而且远在饱和以前．虽然这对亮的面光源观测不利,并且它妨碍了使用亮星构建点扩散函数(psf)．但是由于电荷守恒原理,对亮的点源(恒星)的孔径测光依然可行．观测证明了此结论．     

电子篱笆稀疏资料定轨方法研究

基于Lambert方程和空间几何知识,给出了适用于空间监视电子篱笆设备稀疏观测资料轨道确定的方法.通过对大量目标的模拟试验表明,该方法确定的初始轨道能使轨道改进收敛,定轨精度优于100米,证明该方法适用于电子篱笆对绝大部分空间目标观测数据的轨道确定.最后讨论了篱笆布站纬度对定轨应用的影响.     

基于特征向量算法的Loran—C天波延迟估计的研究

提出了一种基于特征向量算法来估计Loran-C接收机天波延迟的信号处理新技术,为设计具有自适应调节最佳采样点的Loran-C接收机打下良好的基础.建立了基于频谱相除技术的信号模型,简要介绍了特征向量的谱估计算法.研究了此算法估计天波延迟的准确性,并与IFFT技术作了对比.仿真结果显示.特征向量算法比IFFT具有更高的分辨率和尖锐的波峰.最后,通过实测数据的实验验证了这些结论.     

太阳硬X射线成像望远镜模拟研究

调制准直器型太阳硬X射线成像望远镜是目前较为通用的太阳观测设备.空间调制望远镜是基于中心轴不旋转的望远镜,适用于3轴稳定的卫星.针对我国可能的太阳观测计划,给出并比较了两组空间调制望远镜的配置方案,然后利用GEANT4高能物理通用软件模拟实际光子的计数情况,使用MATLAB实现图像重建.比较模拟光子计数得到的重建图与几...     

大口径离轴非球面镜预应力环抛方法研究

提出了一种加工离轴非球面的预应力环抛方法,基于预应力加工方法的基本原理,利用环抛机来磨制离轴非球面.设计了一套专门的加载装置,将拼接镜面中具有不同离轴量的非球面子镜转化成曲率半径相同的球面子镜进行磨制,可以在同一台环抛机上进行抛光.利用这种方法,花费连续40 h的时间,磨制了一块按照中国30 m极大口径望远镜(CFGT)主镜参数比例缩小的离轴抛物面,顶点曲率半径21.6 m,离轴量3.6 m,离轴口径为330 mm,最大非球面度为16μm.试验表明该方法效率高,适用于批量加工,特别是极大口径天文望远镜拼接主镜的大批量非球面子镜研制.     

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.     

广义回归神经网络在日长变化预报中的应用

传统的日长变化预报多是基于线性模型,如最小二乘模型、自回归模型等,但是日长变化包含了复杂的非线性因素,线性模型预报的效果往往不甚理想.所以尝试使用一种非线性神经网络—广义回归神经网络(GRNN)模型进行日长变化预报,并将结果与使用BP (Back Propagation)神经网络模型和其它模型的预报结果进行比较.结果表明,GRNN用于日长变化预报是高效可行的.     

上海65 m口径射电望远镜方位轨道力学分析

对上海65 m口径射电望远镜方位轨道进行了静态力学分析。用温克尔弹性地基梁模型对轨道承载弯矩及地基受力作了估算,用赫兹接触理论对滚轮与轨道接触面的接触应力作了分析计算,为合理选择轨道材料和制定轨道焊接工艺方案提供了设计理论依据。     

大口径望远镜反射面日照温度场效应实验研究

针对大口径射电望远镜主反射面在日照作用下产生温度梯度及形变问题,建立了完整的温度测量及精度评估的系统。在特定的测量条件下,利用红外热像仪测量了望远镜主反射面的温度,获得了不同时刻的温度分布情况,并得到最大温差为7.8℃。采用全息法分析主反射面的精度变化情况,得到由于温度变化导致的最大误差为0.33 mm。结果表明:温度对望远镜主反射面的精度影响较大,需采取合适的测试系统实时监测温度,并调整主反射面板以提高精度。     

Subreflector model depending on elevation for the Tianma 65m Radio Telescope

A subreflector adjustment system for the Tianma 65 m radio telescope, administered by Shanghai Astronomical Observatory, has been installed to compensate for gravitational deformation of the main reflector and the structure supporting the subreflector. The position and attitude of the subreflector are variable in order to improve the efficiency at different elevations. The subreflector model has the goal of improving the antenna's performance. A new fitting formulation which is different from the traditional formulation is proposed to reduce the fitting error in the Y direction. The only difference in the subreflector models of the 65 m radio telescope is the bias of a constant term in the Z direction. We have investigated the effect of movements of the subreflector on the pointing of the antenna. The results of these performance measurements made by moving the antenna in elevation show that the subreflector model can effectively improve the efficiency of the 65 m radio telescope at each elevation. An antenna efficiency of about 60% at the K u band is reached in the whole angular range of elevation.     

TM65 m射电望远镜低频段系统噪声温度测试和分析

首先介绍了天马65 m射电望远镜(简称TM65 m)接收系统,包括L、S、C、X 4个频段各部分的噪声指标.然后对系统噪声温度的几种测试方法进行了讨论;对影响系统噪声温度测量的若干关键因素进行了分析,包括非线性误差、馈源网络插入损耗和失配误差等.采用Y因子法对试验室的噪声源定标值进行了校核,校核后偏差达到0.2 K左右.最后给出了TM65 m 4个低频段系统噪声温度的实测结果,并进行了分析.     

超大口径射电望远镜温度场分析

随着天线口径增大、频率升高,日照热对其性能的影响愈发严重.针对待建的新疆110 m大口径全可动射电望远镜,建立其热分析有限元模型,研究天线在夏至日不同太阳时刻的温度场分布特性.结果如下:一天中,主反射面的最高温度可达42.86℃,出现在14时,同时刻撑腿的温度也达到峰值,为41.74℃.背架水平分区温差在5时、18时、19.5时均超过1℃,会对天线指向性能产生较大影响.夜间天线结构温度分布亦不均匀,俯仰结构的温差明显高于其他构件,最大温差为6.42℃,通过数值模拟与试验相结合的方法,证明了构件的壁厚差异是导致结构夜间温差较大的主要原因.     

大口径射电望远镜电磁兼容评估技术研究

电磁兼容性是设备或系统的重要性能指标, 也是保障系统的工作效能和提高系统可靠性的重要因素. 大口径射电望远镜运行阶段, 台址周围无线电业务及内部潜在的电磁干扰会降低观测系统灵敏度、影响天文观测的质量. 本论文针对拟建的新疆110 m全向可动射电望远镜(Qi Tai raido Telescope, QTT)开展了系统电磁兼容评估技术及控制方法研究, 具有重要的工程应用价值. 首先, 依据现有电波环境测量方法的不足, 深入分析了仪器设备的关键参数配置方法及测量时间计算方法, 采用Y因子法校准测量数据, 提出一种准实时电波环境测量方法. 面向高重复性宽带频谱, 分析了宽带频谱信号和噪声特征, 结合标准差理论, 提出一种基于邻值比较的信噪分离方法, 并采用邻值统计方法优化关键参数, 提高信噪分离精度. 针对QTT台址, 开发了自动化电波环境监测系统, 该系统6 GHz以下频段系统增益大于40 dB, 系统噪声系数小于2 dB, 测量不确定度小于1.49 dB, 具有极高的系统灵敏度和测量精度; 分析了频谱监测数据流, 设计了基于HDF5 (Hierarchical Data Format version 5)的数据存储格式, 开发了自动化电波环境测量和监控软件及数据处理软件. 依据QTT台址长期监测数据, 评估分析了台址电磁环境、主要干扰源特征及其影响. 其次, 提出大口径射电望远镜馈源口面干扰电平限值量化方法, 建立了基于台址地形的电波传播模型, 分析了现有电波传播模型的优缺点及适应性, 结合QTT台址实际地形及地质特征, 采用Longley-Rice和Two-Ray电波传播模型, 预测分析了QTT台址潜在干扰区域电磁干扰达到射电望远镜的电波路径衰减, 结合大口径射电望远镜天线增益量化方法, 提出设备所在位置干扰电平限值量化方法, 运用该方法对QTT台址潜在干扰区域的干扰电平限值进行量化. 依据设备所在位置干扰电平限值, 调研分析了国内外军用、民用电磁兼容测量标准, 结合电磁干扰对射电天文观测的影响, 提出一种大口径射电望远镜电磁兼容控制方法, 解决了现有电波暗室测量系统无法直接测量评估电子设备电磁兼容的问题, 该电磁兼容控制方法计划应用于QTT建设及运行阶段, 确保系统拥有良好的电磁兼容性. 最后, 依据QTT台址潜在干扰区域干扰电平限值, 结合典型电子设备电磁辐射频谱, 分析了QTT电磁兼容设计需求, 提出电磁兼容设计初步方案. 另外, 针对台址建筑设施内的中低电磁辐射干扰源, 提出一种低成本建筑屏蔽方法, 应用于QTT台址现有建筑.     

基于以太网的射电天文制冷接收机的监视系统

制冷接收机是射电望远镜的核心设备,它是否正常工作直接决定望远镜观测的效果。制冷接收机的制冷温度和杜瓦真空度是反映接收机是否正常工作的最重要、最直接的指标之一。因此实现制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的远程实时监控,及时了解接收机是否正常工作对保证射电望远镜正常运行、提高观测效率有重要意义。为乌鲁木齐天文站25m射电望远镜1.3cm制冷接收机研制的一套基于单片机和以太网的数据采集和数据传输的远程监视系统,实现了制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的远程实时监控。该系统采用了美国ATMEL公司生产的8位单片机AVR ATmega16、Microchip Technology公司生产的ENC28J60以及MAXIM公司生产的MAX7219,实现对射电天文制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的数据采集,并利用以太网传输数据实现了远程实时监控接收机的制冷状态。阐述了以太网数据采集及远程监控电路的设计原理及其实现方法。该系统首次在国内大型射电望远镜上实现了对制冷接收机工作状态的远程实时监控,对于保证乌鲁木齐天文站25m射电望远镜1.3cm波段的观测效果有重要作用。     

Structure of the Keck Telescope — An overview

The structure of the Keck Telescope is briefly described. The design required an innovative approach made necessary by the revolutionary nature of the segmented primary mirror, by the very stringent weight and cost limitations, and by observational and operational needs. Analysis of a progressively more detailed computer model predicts that all design objectives will be met, as shown in a summary of performance characteristics. The paper is illustrated with a number of drawings.Paper presented at the Symposium on the JNLT and Related Engineering Developments, Tokyo, November 29–December 2 1988.     

新疆天文台25m南山射电望远镜日照温度场研究

中国科学院新疆天文台25 m南山射电望远镜(25 m NSRT)受日照导致天线结构温度不均匀,其指向精度和效率均有一定程度的损失.为研究25 m NSRT日照下的热力学特性,构建了晴空下射电望远镜热环境参数和热力学有限元模型,考虑了射电望远镜背架、面板等结构件对光线的反射和遮挡作用,通过比较25 m NSRT典型观测工况下各构件的平均温度、均方根温差、单位温差特征距离等特性参数,发现各部件热容量的差异是天线部件间存在大尺度温差现象的主要原因;分析了各类俯仰角和太阳照射角下天线背架结构的温度分布特征,表明日照区域的背架结构温度呈近似线性分布,平均梯度可达0.25℃·m^-1.     

Non-uniform Solar Temperature Field on Large Aperture,Fully-Steerable Telescope Structure

In this study, a 110-m fully steerable radio telescope was used as an analysis platform and the integral parametric finite element model of the antenna structure was built in the ANSYS thermal analysis module. The boundary conditions of periodic air temperature, solar radiation, long-wave radiation shadows of the surrounding environment, etc. were computed at 30 min intervals under a cloudless sky on a summer day, i.e., worstcase climate conditions. The transient structural temperatures were then analyzed under a period of several days of sunshine with a rational initial structural temperature distribution until the whole set of structural temperatures converged to the results obtained the day before. The non-uniform temperature field distribution of the entire structure and the main reflector surface RMS were acquired according to changes in pitch and azimuth angle over the observation period. Variations in the solar cooker effect over time and spatial distributions in the secondary reflector were observed to elucidate the mechanism of the effect. The results presented here not only provide valuable realtime data for the design, construction, sensor arrangement and thermal deformation control of actuators but also provide a troubleshooting reference for existing actuators.