VLBI数据软件相关处理方法研究

VLBI技术是 2 0世纪 6 0年代后期发展起来射电干涉新技术 ,自 2 0世纪 70年代至今VLBI数据预处理主要采用硬件相关处理机。近年来随着通用计算机性能的大幅度提高 ,利用软件方法对VLBI数据进行相关处理逐渐成为可能。介绍了国内外VLBI软件相关处理机的研究进展情况和VLBI数据相关处理的基本数学模型。针对实际软件相关处理方法研究中数学模型应用和各类参数选取等情况作了详细介绍。根据现有数据处理精度和处理速度 ,进一步分析了提高软件相关处理速度的可能性。     

VLBI数据软件相关处理方法研究

VLBI技术是20世纪60年代后期发展起来射电干涉新技术，自20世纪70年代至今VLBI数据预处理主要采用硬件相关处理机。近年来随着通用计算机性能的大幅度提高，利用软件方法对VLBI数据进行相关处理逐渐成为可能。介绍了国内外VLBI软件相关处理机的研究进展情况和VLBI数据相关处理的基本数学模型。针对实际软件相关处理方法研究中数学模型应用和各类参数选取等情况作了详细介绍。根据现有数据处理精度和处理速度，进一步分析了提高软件相关处理速度的可能性。     

VLBI台站监管系统的研制与应用

VLBI台站监管系统是绕月探测工程VLBI测轨分系统应用软件的一个重要组成部分。其主要功能是在VLBI观测期间实时监管各测站参试设备运行状况,采集参试设备数据信息并进行处理分析与存档,当系统出现问题时能立即指出问题所在;另外,还实时提供必要的有关数据给VLBI数据处理中心做相关处理。VLBI台站监管系统在嫦娥探月一期工程实施期间运行稳定、可靠,对VLBI测轨任务的圆满完成起到了积极的作用。目前,它仍在探月工程的常规观测中发挥作用。     

差分VLBI技术在采样返回任务中的应用

针对采样返回任务中多探测器精密短弧定轨问题,研究了甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术在两探测器间的交替观测模式、2π模糊度解算方法和数据差分处理方法,给出了星载信标的设计原则和方案。利用日本SELENE探月卫星的两个小卫星R-star和V-star的同波束VLBI相关相位生成了交替VLBI相位观测量,对其进行了差分处理求解差分时延,然后利用差分时延和测速测距数据进行定轨计算。对差分时延的分析表明,交替VLBI差分群时延RMS值为46 mm,测量精度与同波束VLBI差分群时延相当;交替VLBI差分相时延RMS值为1.6 mm,测量精度与同波束VLBI差分相时延相当。定轨结果表明,交替VLBI在进行多探测器的短弧定轨时能达到同波束VLBI相当的精度。     

VLBI数字基带转换器测试进展

叙述了中国科学院上海天文台正在研发的VLBI数字基带转换器的最新测试进展。首先介绍了VLBI数字基带转换器的项目背景。接着介绍了VLBI数字基带转换器的设计指标和系统组成。然后介绍了利用VLBI长基线方法测试分析VLBI数字基带转换器性能的具体过程,并且通过在VLBI观测中与传统模拟VLBI基带转换器进行了性能对比,得出结论:目前VLBI数字基带转换器在以射电源为信号源的VLBI观测中,射电源流量高时条纹信噪比优于模拟VLBI基带转换器,射电源流量低时条纹信噪比与模拟VLBI基带转换器相当,且数字基带转换器带通特性好于模拟基带转换器。     

VLBI技术新进展

阐述了VLBI设备的现状;在20世纪70、80年代建造起来的一些VLBI观测设备已较陈旧，部分技术已经过时。随着现代技术的快速发展以及科学研究的更高目标，发展VLBI新技术是一项重要任务；给出了VLBI各方面新技术的进展情况；新科学项目的实施是新技术发展的重要环节，所以同时也介绍了VLBI的一些新科学计划的最新情况。     

嫦娥三号任务VLBI数据通信软件研制及其应用

VLBI测轨分系统已经成功完成嫦娥三号任务实时阶段VLBI测定轨使命。数据通信软件是分系统关键软件(B级)之一,负责分系统和北京航天飞行控制中心(北京中心)的实时数据交换工作。对数据通信的任务进行简单介绍,并给出功能需求、系统设计及其实现细节;总结了数据通信软件在嫦娥三号任务中的执行情况;最后讨论了数据通信软件的表现并展望在未来探测任务的应用。数据通信软件在嫦娥三号任务中的优异表现显示软件达到研制目标,满足任务要求。     

流动VLBI数据处理软件

介绍了流动VLBI大地测量数据处理软件的结构及应用,并利用现有的观测数据资料进行了计算。结果表明,我们的计算精度可达到国内流动VLBI观测数据处理的要求,该软件以菜单方式为界面,使用户具有操作简便、运算速度快等特点。     

脉冲星VLBI观测软件相关处理进展

VLBI是进行高分辨率脉冲星观测研究的重要手段.脉冲星信号是非常微弱的脉冲序列,其VLBI观测面临多种挑战.在数据相关过程中采用有效技术提取脉冲星信号可提高观测成功率和精度.DiFX(Distributed FX-style Software Correlator)是目前国际上流行的开源软件相关处理机,它采用非相干消色散技术和“脉冲星数据分箱技术”(Pulsar Binning),在脉冲星VLBI观测数据的相关处理方面具有优异的性能.介绍了DiFX的构架,安装、调试方法,并对利用DiFX处理脉冲星VLBI观测数据的进展情况进行论述.利用单机环境下的DiFX,在普通模式和Pulsar Binning模式下对中国VLBI网(CVN)第一次脉冲星观测数据进行相关处理;利用德国马普射电天文研究所集群计算环境下的Bonn-DiFX,在Pulsar Binning模式下对流量仅有2.6 mJy的毫秒脉冲星PSRJ1022+1001的欧洲VLBI网(EVN)观测数据成功进行相关处理.最后,对使用DiFX处理脉冲星观测数据情况进行总结,并展望了今后CVN开展脉冲星观测研究的前景.     

上海天文台VLBI本地站程度

介绍了用于上海天台VLBI系统的本地站程度,它主要控制余山VLBI25m站的一些专用设备,这些设备与进口的通用设备组成一个完整的VLBI系统,从而能进行规范的VLBI观测。     

CVN硬盘系统和软件相关处理在e-VLBI试验中的应用

介绍了中国VLBI网（CVN）的e-VLBI技术研究进展．CVN包括上海佘山、乌鲁木齐南山2个固定观测站和云南昆明的流动站，以及上海天文台的2台站硬件相关处理机。2003年上海天文台自行研制了基于PC技术的VLBI数据记录、回放系统，命名为CVN硬盘系统，并成功将其安置于CVN观测站和处理机系统。硬件处理机经过改造后，已能处理来自硬盘和原有磁带系统的数据．从2003年至今，中国VLBI网采用该硬盘系统进行了多次VLBI观测和e-VLBI试验。在CVN硬盘系统基础上，软件相关处理技术的研究也得以开展。软件相关处理原型程序已经被用于台站条纹检测、卫星条纹搜索和数据处理中。该软件获得的计算结果被成功用于国内第一个3台站卫星VLBI的延迟和延迟率闭合试验，以及国内首次利用VLBI数据进行的卫星定轨试验。除此之外，该软件还用作硬件处理机的条纹引导器。为适应未来“嫦娥”月球探测工程，CVN将扩展成含有4个观测站和2个相关处理机（硬件、软件）的实时VLBI网。今后，e-VLBI将被应用于月球卫星导航以及测地和天体物理的VLBI观测。     

硬件相关处理机数据回放模块研究

硬件相关处理机系统需从数据记录缓存器读取台站数据,经数据预处理后进行下一步的相关处理。为了满足高速实时数据的传输及预处理要求,设计了VLBI数据回放模块,该模块通过千兆网络传输观测站数据,控制数据收发,并针对VLBI数据特点进行数据解码、数据校验、数据异常处理等。测试结果表明,该模块处理速率可达1 Gbit/s,在硬件相关处理机进行单台站数据速率64 Mbit/s的实时数据处理时能稳定正常工作。该模块己应用于嫦娥3号任务的硬件相关处理系统中。     

地球卫星VLBI观测研究进展

随着地球卫星在资源、导航定位、授时、跟踪以及数据中继等经济和军事领域的作用不断增强,传统的测距测速技术已无法满足对卫星定位精度的实际需求。由于VLBI技术具有高精度角分辨率的特点,人们尝试将其应用于人造地球卫星的观测。针对卫星VLBI观测方面,首先介绍了卫星VLBI观测技术的基本原理及其与传统河外射电源VLBI观测的差异,然后介绍了中外学者应用VLBI技术进行地球卫星观测的研究进展及相关成果,最后对以往近地卫星VLBI观测研究存在的问题进行总结,并讨论了目前以及将来可能的解决方案。     

空间 VLBI

本文简要地论述了空间VLBI对于天体物理学研究的意义,对目前国际上正在进行的空间VLBI计划作了扼要的介绍。     

利用DiFX处理CVN天文观测数据进展

相关处理机是VLBI观测数据处理的核心单元,相关处理机的输出结果可以直接作为天文成图、测地学以及航天器干涉测量等应用的输入。DiFX是运行在分布式计算、共享存储单元的集群环境下最成功的软件相关处理机之一。首先介绍上海天文台DiFX综合平台的现状;然后介绍利用DiFX相关处理机处理中国VLBI网(CVN)天文观测数据的进展:最后简短展望了DiFX平台为CVN及国际VLBI天文观测提供相关处理服务的前景。可为利用该平台的相关处理结果开展科学研究提供参考。     

PIMA软件在APSG测地VLBI数据处理中的应用

上海VLBI相关处理中心引进了一款国外新近研发的VLBI相关后处理软件PIMA,它在相位校准、复带通校准和条纹搜索等方面具有独到的优势,特别适合于射电源的成图和绝对天体测量。以亚太空间地球动力学计划(Asian Pacific Space Geodynamics,APSG)测地VLBI观测为样本,介绍了PIMA软件及配套数据分析软件VTD/Post-Solve的特点和处理流程。对PIMA获得的观测量文件以及国际VLBI天体测量和大地测量服务(International VLBI Service for Geodesy and Astrometry,IVS)常规数据处理获得的观测量文件,分别进行了台站坐标和射电源位置参数解算。二者的解算结果在测量误差范围内一致,且在低信噪比情况下,PIMA获得了更多的观测量。后续的APSG观测将包括更多数量的微弱射电源。PIMA软件有望在此类数据处理中发挥重要作用。     

使用CALTECH与AIPS进行VLBI数据处理的比较

本文通过两个软件——CALTECH与AIPS的比较,对如何使用它们做VLBI数据处理进行了分析研究。完成不同任务所用程序的描述都以流程图的形式给出,这有利于新的用户尽快地进入熟练使用阶段。同时,为更合理灵活地使用软件提出了如何安排程序运行顺序及选择输入参数的建议。本文所作比较的目的不是引出软件的质量评价,而是研究它们在不同的VLBI数据处理阶段所占的优势。通过软件之间的数据传输联合使用它们以获得最佳的结果。     

空间VLBI的研究现状

评述了过去近三十年中空间VLBI的发展．其内容包括空间VLBI的简短发展历史,空间VLBI与地面VLBI的不同、空间VLBI的目前状况和空间VLBI的未来展望。着重介绍了作为首次空间VLBI的VSOP的各个方面情况,并给出了VSOP的连续谱、谱线普查样本,供参考。     

上海天文台硬件相关处理机Mark5数据回放功能实现

m2hc程序是上海天文台硬件相关处理机的一个子系统，实现从Mark5系统自动回放甚长基线干涉测量（VLBI）原始观测数据给相关处理机的功能。目前已工作在绕月探测工程VLBI测轨任务中。该文详细介绍了m2hc的设计和实现以及应用结果。     

上海VLBI系统用于天体物理观测

上海VLBI系统于1988年建成，该系统具有观测设计、观测、相关处理（MK2系统）以及后处理的完备功能，从而在国际VLBI天体物理学研究方面有可能成为为数不多的研究中心之一。本文简要地介绍这个系统，以VLBI天体物理学观测实例来阐述整个系统的工作情况，给出由该系统获得的天体物理结果。