The diagnostics subsystem on board LISA PathFinder and LISA
LTP硬件和软件的数据和诊断子系统目前基本上已准备就绪。在本演示文稿中，我们打算描述这个子系统的科学和技术方面，其中包括热诊断，磁诊断和辐射监测，以及它们在LTP的其余部分的集成前景。我们还概述了最近朝着LISA所需的更苛刻的诊断要求开放的几条进展路线。
2008-10-08 gr-qc
Mission design for LISA Pathfinder
在这里，我们描述了SMART-2/LISA探路者的任务设计。在低干扰环境和通信距离之间的最佳折衷是围绕日地系统L1的第一个共线拉格朗日点的自由插入李萨如轨道，距离地球1.5 × 10^6公里。为了将SMART-2/LISA探路者号从低地球轨道转移到将由小型发射器放置的低地球轨道，航天器进行了一些远地点升高机动，最终将其置于朝向L1的抛物线逃逸轨道。小型飞行任务设计的挑战得到了满足，满足了非常苛刻的技术演示要求，而不会对发射系统或地面部分造成过多的要求。
2004-11-15 gr-qc
Spacetime Metrology with LISA Pathfinder
LISA是欧空局-美国宇航局提出的0.1 mHz - 0.1 Hz波段的引力波探测器。LISA Pathfinder是单个LISA臂的缩小版。该臂-名为Doppler link -可以被视为差分加速度计，测量测试质量之间的相对加速度。LISA探路者-LISA仪器的飞行测试-目前正处于最后实施阶段，计划于2014年发射。它将对将测试质量置于测地线运动中的能力设置严格的限制，使其在所需的差分加速度3 \times 10^{-14} m s^{-2} Hz^{-1/2}范围内，并跟踪其相对运动，使其在所需的差分位移测量噪声9 \times 10^{-1/2} m Hz^{-1/2}范围内，大约1 mHz。鉴于科学目标，它将首次以引力波探测所需的如此高的精度开展时空计量学，其中两个自由下落的试验质量之间的多普勒链路测量曲率。本文提出了一种新的计算引力波多普勒响应的方法。结果表明，四维矢量的平行输运记录了引力波信号的历史。在实践中，多普勒链路在LISA中使用4个身体，在LISA Pathfinder中使用3个身体。为了补偿噪声源，在测量期间实施控制逻辑。LISA Pathfinder的闭环动力学可以被压缩成作用于运动坐标的算子，处理耦合以及串扰。系统识别的范围是仪器的最佳校准。本文介绍了一些数据分析程序应用于合成实验，并显示了相关的系统识别的成功LISA探路者在演示时空计量学的原则，为未来所…
2012-04-19 gr-qc
Bayesian Inference for LISA Pathfinder using Markov Chain Monte Carlo Methods
提出了一种基于贝叶斯框架的参数估计方法，并将马尔可夫链蒙特卡罗算法应用于天基引力波探测器动力学参数的标定。该方法是基于Metropolis-Hastings算法和两阶段退火处理，以确保在链的开始处的参数空间的有效探索。我们比较两个版本的算法与应用程序的LISA探路者数据分析问题。这两种算法共享相同的加热策略，但其中一种使用来自多元高斯分布的建议在坐标方向上移动，而另一种使用某些参数的自然对数并提出Fisher信息矩阵的特征空间中的跳跃。该算法提出的Fisher信息矩阵的特征空间中的跳跃表现出更高的接受率和更好的收敛到平衡的参数分布中的应用LISA探路者数据。对于本实验，我们返回的参数值都在注入值的$\sim1σ$范围内。当我们分析我们的参数估计的准确性方面的影响，他们对每单位的力测试质量噪声估计，我们发现，所引起的错误是三个数量级小于预期的实验不确定性的功率谱密度。
2012-11-30 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
The LTP Experiment on LISA Pathfinder: Operational Definition of TT Gauge in Space
欧洲航天局（欧空局）和美国国家航空航天局（美国航天局）正在计划激光干涉仪空间天线（LISA）任务，以探测GW。在类似于LISA的空间环境中，需要对自由落体进行准确的测试并了解噪声，这被认为是该项目的一个强制性的前期阶段。因此，欧空局设计了LISA探路者飞行任务，以飞行LISA技术包，目的是通过测量两个测试体之间的剩余加速度来测试自由落体，我们称之为“无阻力”的动态方案。作为频率函数的剩余加速度的频谱图将传达关于局部噪声水平的信息，从而产生LISA本身的环境工作条件的图像。本论文包含了大量关于静态重力补偿问题、参考正交化理论的发展以及LTP实验中的串扰问题的材料。本文从广义相对论和微分几何的观点出发，对激光探测过程进行了构造，并指出了作者和同事在其他几篇论文中所作选择的物理动机。从这个角度来看，本文的目的是作为一个总结工具的LTP合作。在论文的第二部分中，我们总结了我们的贡献，测量G板载LTP和审查的任务可能体现的基础物理可能的测试。论文的大部分内容现在是LTP操作总体计划的一部分，描述了LISA探路者上的真实科学和操作。本论文于2006年9月26日在意大利科莫大学答辩。
2011-10-13 gr-qc physics.data-an physics.ins-det
Closed loop simulations of the thermal experiments in LISA Pathfinder
在LISA Pathfinder（LPF）上进行的热实验将提供仪器与温度变化相关性的基本信息。必须对这些热实验进行建模和模拟，以便为飞行任务操作目的进行验证，并开发一种能够消除温度噪声对仪器性能影响的数据分析工具。在这里，我们将介绍开发的模型和模拟信号的一些实验以及相应的干涉仪读数，后者是通过结合热模型与全球LTP（LISA技术包）的LTP数据分析团队的模拟器计算。
2013-12-11 astro-ph.IM gr-qc
In-flight Diagnostics in LISA Pathfinder
LISA路径（LPF）将在太空中测试LISA的关键技术。然而，它的灵敏度目标是，有充分的理由，一个数量级低于那些LISA将必须满足，无论是在无阻力和光学计量要求，并在观察频带。虽然LPF的预期成功本身当然是向LISA迈出的重要一步，但人们可能不会忘记，仍然需要在性能上进一步提高一个数量级。最后一次飞跃的线索是从适当地解开各种噪声源中得出的，这些噪声源是在Pathouts飞行任务期间在飞行中测量的总噪声的一部分。本文介绍的原则，工作原理和要求的关键工具之一，以服务于上述目标：诊断子系统。这包括温度、磁场和粒子计数器传感器的集合，以及受控热和磁扰动的发生器。至少在调试阶段期间，后者将用于识别诊断传感器读数与相关联的实际噪声贡献之间的馈通系数。还将给出诊断子系统当前开发状态的简要进度报告。
2006-12-23 gr-qc
Tilt-to-length coupling in LISA Pathfinder: analytical modelling
本文首次提出一个解析模型描述LISA Pathfinder中测试质量重新对准引起的倾角到长度耦合噪声变化，涵盖杠杆臂、活塞效应等机制及非几何噪声贡献，并通过数值模拟验证，为成功分析任务数据提供基础。
2023-05-05 astro-ph.IM gr-qc
The LISA PathFinder DMU and Radiation Monitor
2010年2月11日，在所有硬件和软件测试成功完成之后，欧空局和航空航天局正式接受了LISA Pathweek DMU（数据管理单元）飞行模型。这些诊断设备定于2010年底交付。在本文中，我们审查的要求和性能的仪器，特别是侧重于辐射监测器和DMU，以及在任务操作过程中，他们的编程使用的状态，工作正在进行中的写作时间。
2010-09-28 astro-ph.IM gr-qc
First search for ultralight dark matter with a space-based gravitational-wave antenna: LISA Pathfinder
我们在这里提出的结果，从有史以来第一次搜索暗光子暗物质，可以耦合到重子在LISA探路者，技术演示的空间引力波天线。在分析了LISA Pathfinder在$[2\times 10^{-5},5]$ Hz频率范围内（对应于$[8\times 10^{-20},2\times 10^{-14}]$ eV/ $c^2$的暗光子质量）采集的大约三个月的数据后，我们没有发现暗物质信号的证据，并对暗光子/重子耦合的强度设定了上限。为了进行这种搜索，我们利用了在地基干涉仪中搜索准单色引力波信号的方法，并且对数据中的非高斯性和间隙具有鲁棒性。因此，我们的工作代表了LISA中搜索方法的概念验证测试，以找到持久的准单色信号，并显示了我们处理非高斯伪影和间隙的能力，同时与最佳匹配滤波器相比保持良好的灵敏度。结果还表明，这些方法可以在LISA中成为强大的工具，不仅可以找到暗物质，而且还可以寻找其他持久的信号，例如中等质量黑洞吸入和银河系白矮星双星。
2023-01-20 astro-ph.IM gr-qc
Inflight magnetic characterization of the test masses onboard LISA Pathfinder
LISA探路者是欧洲航天局在其LISA任务框架内的一个科学和技术演示器，后者的目标是成为第一个星载引力波观测站。LISA Pathfinder的有效载荷是所谓的LISA技术包，旨在测量标称自由降落中两个测试质量之间的相对加速度。诊断子系统由几个模块组成，其中之一是磁诊断单元。其主要功能是评估由于磁效应引起的试验质量之间的差分加速度噪声。该子系统由两个机载线圈组成，用于在试验质量位置产生受控磁场。这些磁场与磁阻磁矩和磁化率耦合，并在测试质量上产生力和扭矩。这些又产生由机载干涉仪感测的测试质量的运动偏移。我们证明，充分处理这些偏移，可以使用经典的多参数估计技术估计的测试群众的磁特性。此外，我们表明，需要特殊的处理程序，以尽量减少多通道串扰的影响。最后，我们证明了我们的估计的质量是频率依赖的。我们还建议，使用多频实验的整体估计，可以得到这样的方式，磁实验的结果更可靠。最后，利用我们的程序，我们计算的贡献的磁噪声的总检验质量加速度噪声。
2012-02-13 gr-qc
State-space modelling for heater induced thermal effects on LISA Pathfinder's Test Masses
LPF（LISA探路者）任务的OSE（离线模拟环境）模拟器旨在模拟飞行中进行的各种实验。其中，热诊断实验旨在将热干扰和干涉仪读数相关联，从而允许从干涉仪通道中减去热诱导干扰。在本文中，我们报告这些模拟实验的建模，包括参数化的不同的热效应（辐射压力效应，辐射计效应），将出现在惯性传感器环境的LTP（LISA技术包）。我们还报告了如何在LTPDA工具箱中实施这些实验，该工具箱是LPF数据分析的专用工具，由于完整记录了过程，因此可以实现分析的完全可追溯性和再现性。
2012-07-30 astro-ph.IM gr-qc
From laboratory experiments to LISA Pathfinder: achieving LISA geodesic motion
本文提出了一个定量评估的性能即将到来的LISA探路者测地探测器任务。这些发现是基于广泛的地面测试和模拟活动的结果，使用飞行硬件和飞行控制和操作算法。结果表明，对于测量LISA测试质量之间杂散差加速度的中心实验，LISA Pathfinder将能够验证总体加速度噪声在1 mHz时在LISA要求的2倍范围内，在0.1 mHz时在6倍范围内。我们还讨论了干扰的物理模型的关键要素，来自LISA探路者和地面测量，这将保证LISA的性能。
2011-01-20 astro-ph.IM gr-qc
Quantitative Analysis of LISA Pathfinder Test Mass Noise
在本文中，我们讨论了两个主要问题与分析的数据从LISA探路者（LPF）：i）过量噪声检测和ii）噪声参数识别。该任务的重点是可用信号频谱的低频区域（[0.1; 10] mHz）。在这样的区域中，信号由作用在测试质量上的力噪声支配。噪声分析预计将处理有限数量的非高斯数据，因为频谱统计将远离高斯，并且最低可用频率受到数据长度的限制。在本文中，我们分析了频谱数据的期望统计量的细节，并开发了两个合适的过量噪声估计。一种是基于积分谱的统计特性，另一种是基于Kolmogorov-Smirnov检验。在理论上讨论了独立数据下估计量的灵敏度，并在LPF合成数据上对算法进行了检验。现实的LPF数据的测试允许不同的噪声过量估计的效率上的光谱数据相关性的效果被突出。它还揭示了Kolmogorov-Smirnov方法的多功能性，该方法可以适用于从用于反演检验统计量的标准方程的修改版本提供相关数据的合理结果。与过量噪声检测密切相关的非高斯数据中的噪声参数识别问题从两个方面进行了探讨。一个过程是基于极大似然估计和另一个是基于Kolmogorov-Smirnov拟合优度估计。这两种方法都提供了无偏和准确的噪声参数估计结果，并表现出优越的性能，相对于标准的加权最小二乘和Huber的范数。
2011-11-14 gr-qc physics.data-an
Bayesian Model Selection for LISA Pathfinder
LISA Pathfinder（LPF）任务的主要目标是充分表征加速度噪声模型，并测试未来类似于eLISA概念的天基引力波观测站的关键技术。数据分析团队开发了LISA技术包（LTP）实验的复杂三维模型。这些模型用于模拟，但更重要的是，它们将用于飞行操作期间的参数估计目的。数据分析团队的任务之一是识别对仪器噪声特性有显著影响的物理效应。解决这个问题的一种方法是恢复拟合数据的LTP模型的基本参数。因此，我们希望定义一个最简单的模型，有效地解释观察结果。要做到这一点，采用贝叶斯框架，必须估计两个竞争模型之间的所谓贝叶斯因子。在我们的分析中，我们使用三种主要的不同方法来估计它：可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗方法，施瓦茨准则和拉普拉斯近似。他们被施加到模拟LPF实验中，最可能的LTP模型，解释的意见是恢复。本文提出的同一类型的分析预计将在飞行操作中遵循。此外，上述方法的输出与实验设计的相关性进行了探索。
2014-06-05 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Theoretical foundations for on-ground tests of LISA PathFinder thermal diagnostics
本文报告的方法和结果的理论分析，以设计一个绝缘体，必须提供一个热安静的环境，以测试地面精密的温度传感器和相关的电子产品。这些将作为LISA试飞包（LTP）热诊断子系统的一部分，搭载在欧空局的LISA Pathplane（LPF）任务上。我们评估的热传递函数（在频域中）的良好的导热性的中心体周围的一层非常差的传导基板。这适用于评估满足金属芯温度稳定性要求所需的材料和尺寸，其中将植入传感器进行测试。该分析扩展到评估通过连接导线的热泄漏所造成的损失，将传感器与绝缘体外部的盒子中的电子器件连接起来。结果表明，尽管非常苛刻的稳定性条件，一个球体的外径为1米的顺序是足够的。
2006-01-23 astro-ph gr-qc
Neural network interpolation of the magnetic field for the LISA Pathfinder Diagnostics Subsystem
LISA探路者是欧洲航天局在其LISA任务框架内的一个科学和技术演示器，其目标是成为第一个星载引力波观测站。LISA Pathfinder的有效载荷是所谓的LISA技术包，旨在测量标称自由降落中两个测试质量之间的相对加速度。其扰动由诊断子系统监测和处理。该子系统由多个模块组成，其中一个是磁诊断系统，包括一组四个三轴磁通门磁力计，用于高精度测量试验质量位置处的磁场。然而，由于磁力计的位置远离试验质量的位置，因此必须对磁力计位置处的磁场进行插值。最近已经表明，由于没有足够的磁通道，经典的插值方法无法在测试质量的位置处获得可靠的测量，而神经网络插值可以以期望的精度提供所需的测量。在本文中，我们扩大这些研究，我们评估的可靠性和鲁棒性的神经网络插值方案的变化的位置和可能的偏移的磁力计，以及在环境条件的变化。我们发现，神经网络是足够强大的，以获得准确的测量磁场在大多数情况下的测试质量的位置。
2011-01-20 astro-ph.IM gr-qc
Thermo-elastic induced phase noise in the LISA Pathfinder spacecraft
在LISA Pathfinder的在轨热测试活动期间，数据和诊断子系统在集成到卫星中之后首次在接近空间的条件下进行了测试。结果表明，温度测量系统符合要求，得到了$1-30\;{\rm mHz}$频段内$10^{-4}\,{\rm K}\, {\rm Hz}^{-1/2}$周围的温度噪声。此外，控制热信号注入到将LISA技术包（LTP）核心组件锚定到卫星结构的悬挂支柱，允许首次通过实验估计LTP干涉仪（卫星的主要仪器）的热弹性变形的相位噪声贡献。发现这样的贡献在$10^{-12}\,{\rm m}\, {\rm Hz}^{-1/2}$处，比测量带宽（$1\,{\rm mHz}$）下端处的测量噪声低30倍。
2014-12-12 astro-ph.IM gr-qc
Parameter estimation in LISA Pathfinder operational exercises
LISA探路者数据分析团队在过去几年中一直在开发在飞行操作期间运行任务所需的基础设施和方法。这些数据被收集在LTPDA工具箱中，LTPDA工具箱是一个面向对象的MATLAB工具箱，允许对任务进行所有数据分析，同时存储对数据进行的所有操作的历史，从而便于分析的可追溯性和再现性。工具箱中的参数估计方法最近已被应用于OSE（离线模拟环境）生成的数据集，OSE是一个详细的LISA探路者非线性模拟器，将在飞行任务操作期间作为参考模拟器。这些操作演习的目的是在软件和时间限制方面在现实环境中测试在轨实验。这些模拟，即所谓的操作练习，是将这些实验转化为航天器远程命令序列之前的最后一个验证步骤，因此产生非常相关的数据集来测试我们的数据分析方法。在这方面的贡献，我们报告的结果与三种不同的参数估计方法在这些业务演习之一。
2012-01-04 astro-ph.IM gr-qc
Detection and characterization of instrumental transients in LISA Pathfinder and their projection to LISA
NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（法国原子能与替代能源研究所，法国原子能委员会，巴黎萨克雷大学）；ARTEMIS, Observatoire de la Côte d’Azur（阿尔特米斯计划，蔚蓝海岸天文台）；SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, LNE（时间-频率和光学生物物理实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法国计量院）；Department of Physics, University of Trento（特伦托大学物理系）；Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学物理系）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
本研究首次全面统计LISA Pathfinder的仪器瞬变毛刺信号，基于唯象形状子模型分析其物理特征，构建合成毛刺生成器并初步评估其对未来LISA引力波数据分析的影响。
2021-12-14 astro-ph.IM gr-qc
The end-to-end testbed of the Optical Metrology System on-board LISA Pathfinder
LISA Pathfinder是激光干涉仪空间天线（LISA）的技术演示任务。LISA Pathfinder上的主要实验是所谓的LISA技术包（LTP），其目的是测量两个自由落体测试质量之间的加速度差，精度为3 × 10 ^（-14）ms^（-2）/sqrt[Hz]，范围为1 mHz至30 mHz。该测量由LISA Pathfinder机载光学计量系统（OMS）以干涉方式进行。在本文中，我们提出了整个OMS的实验性端到端测试平台的发展。它包括干涉仪及其子单元、干涉仪后端（相位计）和相位计输出数据的处理。此外，3轴压电致动镜被用来代替自由下落的试验质量，用于表征系统的动态行为以及控制试验质量和卫星的无阻力和姿态控制系统（DFACS）的某些部分。端到端试验台包括LTP的所有部件，这些部件可以在地面上进行合理的试验，而无需自由落体试验质量。目前，它主要由试验板组件组成。其中一些已经被LTP实验的工程模型所取代。在接下来的步骤中，更多的工程模型和飞行模型也将被插入到这个测试平台中，并针对具有良好特征的试验板组件进行测试。该试验台为单元试验提供了重要参考，也可用于任务期间的星上试验验证。
2012-03-21 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Free-flight experiments in LISA Pathfinder
LISA探路者飞行任务将演示无阻力测试质量技术，以用作未来天基引力波探测器的惯性基准。为了实现这一点，探路者航天器将围绕一个试验质量进行无阻力飞行，同时测量这个主要试验质量相对于第二个参考试验质量的加速度。由于参考试验质量包含在同一航天器内，因此必须对其施加力以保持其相对于航天器的位置和姿态。这些力是LISA Pathfinder系统中加速噪声的潜在来源，而在完整的LISA配置中不存在。虽然LISA探路者号的设计是为了在这种噪声存在的情况下满足其主要任务要求，但最近的估计表明，在轨性能可能受到这种“悬浮噪声”的限制。漂移模式或自由飞行实验提供了一个机会，以减轻这种噪声源，并进一步表征潜在的干扰，是感兴趣的设计师的LISA类仪器。本文提供了这些实验和正在开发的方法来分析所得数据的高级概述。
2014-12-29 astro-ph.IM gr-qc
On-ground tests of LISA PathFinder thermal diagnostics system
LTP（LISA技术包）中的热条件需要非常稳定，在这种环境中，各种诊断目标也需要精确的温度测量。IEEC正在为LTP开发一个灵敏的温度测量系统，其中包括一套热敏电阻和相关的电子设备。在本文中，我们将讨论适用于温度传感系统的派生要求，并解决如何在实验室中创建一个热安静的环境，适合进行有意义的地面测试系统的问题。该概念是一个两层球体，中央铝芯用于植入传感器，周围是一层聚氨酯。我们构建了绝缘子传递函数，它与实验室环境温度的核心温度，并评估通过连接导线的热泄漏所造成的损失。分析结果表明，尽管稳定性条件非常苛刻，但外径为1米的球体就足够了。我们提供了实验证据证实模型的预测。
2006-03-26 gr-qc
Theory and modeling of the magnetic field measurement in LISA PathFinder
LISA路径（LPF）航天器上LISA技术包（LTP）的磁诊断子系统包括一套四个三轴磁通门磁力计，用于高精度测量各自位置的磁场。然而，它们的读数不提供测试质量位置处的磁场的直接测量，因此必须设计和实施插值方法以获得这些位置处的磁场值。然而，这样的插值过程面临着严重的困难。实际上，内插区域的大小对于线性内插来说是过度的，而另一方面，磁力计通道的数量不提供足够的数据来超出线性近似。我们描述了一种替代方法来解决这个问题，通过神经网络算法。这种方法的关键点是神经网络从代表磁场行为的合适训练数据中学习的能力。尽管相对较大的距离之间的测试质量和磁力计，和数据通道的数量不足，我们发现，我们的人工神经网络算法是能够减少的字段和梯度的估计误差下降到10%以下的水平，一个相当令人满意的结果。通过利用在发射飞行任务之前在所有相关卫星位置和在实际运行条件下进行地面测量所获得的数据，可以最好地提高学习效率。可靠的信息，似乎是必不可少的一个有意义的评估磁噪声在LTP。
2009-08-31 gr-qc
Riding the dark matter wave: Novel limits on general dark photons from LISA Pathfinder
本研究提出利用 LISA Pathfinder 辅助通道数据搜索暗光子暗物质，通过检验质量与航天器间的差分运动测量，在特定质量范围内提供了世界领先的参数限制。
2023-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal diagnostic of the Optical Window on board LISA Pathfinder
LTP重力参考传感器内部的真空条件必须符合相当苛刻的要求。光学窗口（OW）是一个密封真空外壳的接口，同时允许激光束通过，以便对测试质量进行干涉测量。OW是一个夹在钛法兰中的平面平行板，对热和应力波动相当敏感。它对于所需的精确测量至关重要，因此它的温度将在飞行中受到仔细监控。本文报道了一系列OW表征实验室运行的结果，旨在研究其对选定热信号的响应，以及它们与数值模型的拟合，以及后者的意义。我们发现，一个单极ARMA传递函数提供了一个一致的近似OW响应热激励，并推导出与物理过程发生在OW的关系。我们还展示了如何通过该传递函数来实现系统降噪。
2007-09-04 gr-qc
State space modelling and data analysis exercises in LISA Pathfinder
LISA探路者是欧洲航天局计划的一项任务，旨在测试将允许在太空中探测引力波的关键技术。机载仪器LISA技术包将进行详尽的校准和噪声表征活动，以充分描述噪声模型。数据分析在飞行任务中起着重要作用，因此，数据分析小组一直在开发一个工具箱，其中包括作业期间所需的所有功能。在这方面的贡献，我们给出了一个概述，最近的活动，重点是改进的建模工具和数据分析活动进行了真实和模拟数据。
2013-06-21 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Data Analysis Methods for Testing Alternative Theories of Gravity with LISA Pathfinder
本文提出了一种适用于LISA探路者（LPF）潜在鞍点飞越任务扩展的数据分析方法。在其灵敏度的峰值时，LPF将以$1\,\text{mHz}$附近的频率以几个$\text{fm/s}^2/\sqrt{\text{Hz}}$的精度对我们太阳系中的引力场进行采样。这样一个精确的加速度计将使我们能够测试替代理论的重力预测偏离牛顿动力学在非相对论性的限制。作为一个例子，我们考虑的情况下，张量矢量标量理论的重力和计算，在非相对论性的限制，该理论，异常潮汐应力产生的LPF的信号。我们研究了这些信号的参数空间，并将其分为两个子组，一个与任务参数相关，另一个与引力模型确定的理论参数相关。我们研究了任务参数如何影响信号的可探测性，得出结论，这些参数可以确定足够的精度从航天器的导航和固定在我们的分析。此外，我们应用贝叶斯参数估计，并确定重力理论参数可以推断的准确性。我们评估的参数空间的一部分，可以消除在没有信号检测的情况下，估计作为参数空间位置的函数的信号的可检测性。我们还进行了第一次调查的非高斯“噪声毛刺”，可能会发生在数据中。我们开发的分析是通用的，可以应用到任何重力理论预测的异常潮汐应力引起的信号。
2014-08-21 gr-qc
Spurious Solar-Wind Effects on Acceleration Noise in LISA Pathfinder
本文通过比较 LISA Pathfinder 与 ACE 卫星 114 天太阳风数据，利用相干性分析证明太阳风对加速度噪声影响极小，可排除为噪声源。
2024-07-31 astro-ph.IM gr-qc physics.space-ph
NanoNewton electrostatic force actuators for femtoNewton-sensitive measurements: system performance test in the LISA Pathfinder mission
本文介绍了LISA引力波天文台基于音频电压载波信号的TM静电力执行系统设计，及其在LISA Pathfinder任务中的在轨性能测试，证明该系统满足LISA观测要求，执行力噪声为相关但非主导噪声源。
2023-12-30 astro-ph.IM gr-qc
Fundamental Performance Determining Factors of the Ultrahigh-Precision Space-Borne Optical Metrology System for the LISA Pathfinder mission
LISA探路者太空任务的核心是采用光学计量系统（OMS），在[1 mHz，30 mHz]的测量波段内分别测量两个自由浮动的测试质量之间的距离和姿态，精度分别达到皮米和纳米棒。OMS基于一个超稳定的光学平台，该平台具有4个外差干涉仪，从中读出干涉信号并由数字相位计处理。激光频率噪声、功率波动和光程长度变化通过专用控制回路被抑制到非临界水平，使得测量性能接近相位计施加的传感器极限。系统设计使得影响所有四个干涉仪的读出相位的低频共模噪声通常通过从其它干涉仪信号中减去参考相位而被很好地抑制。然而，高频噪声直接影响测量性能，其共模抑制强烈依赖于相对信号相位。我们讨论了如何从最近的测试活动的数据指向高频相位噪声作为一个可能的性能限制因素，解释了一些重要的性能特征。
2013-07-30 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
The case for testing MOND using LISA Pathfinder
我们量化的潜力，测试修改后的牛顿动力学（MOND）与LISA探路者（LPF），应鞍点飞越被纳入任务。我们预测的预期信噪比（SNR）的各种仪器噪声模型和轨迹过去的鞍。对于标准理论参数，即使对仪器性能和鞍形方法进行适度假设，信噪比也达到中高两位数。明显的问题，如系统所产生的LPF自引力，或牛顿的背景下，进行检查，并证明不是一个问题。我们还研究了一个负的观测结果后，确定理论的自由函数的影响。我们证明，如果牛顿的引力常量被约束不被重新归一化超过百分之几，只有人为的MONDian自由函数将生存的负结果。也有例外，例如自由函数在牛顿极限下不渐近于1，而是发散或渐近于零（取决于它们的母体相对论MONDian理论）。最后，我们扫描了所有提出的相对论MONDian理论的结构，并根据它们的非相对论极限对它们进行分类，发现三种广泛的情况（根据自由函数的形式有一些子情况）。似乎只有爱因斯坦-乙醚公式，以及其他理论中自由函数不渐近于1的子情况，才能在不诉诸“设计者”自由函数的情况下幸存下来。
2012-02-06 astro-ph.CO gr-qc
Identifying and Addressing Nonstationary LISA Noise
我们预计激光干涉仪空间天线（LISA）的噪声将在整个任务期间表现出非平稳性，这是由于天线重定向、航天器运动的循环平稳性以及LISA Pathfinder所强调的故障等因素造成的。在本文中，我们使用替代数据的方法来测试的平稳性的时间序列，不依赖于高斯假设。主要目标是在未来的LISA任务中识别噪声非平稳性。这对于确定LISA噪声功率谱密度（PSD）需要多久更新一次以进行参数估计例程是必要的。我们进行了全面的模拟研究，说明了各种版本的假设检验的功率/大小，然后将这些方法应用于LISA Pathfinder的差分加速度测量。我们还开发了一个数据分析策略，用于解决LISA PSD中的非平稳性，在那里我们随着时间的推移更新噪声PSD，同时进行参数估计，重点放在计划的数据差距。
2020-09-18 astro-ph.IM gr-qc
Galactic binary science with the new LISA design
在LISA探路者飞行任务取得巨大成功的基础上，在苏黎世举行的$11^{\rm th}$国际LISA专题讨论会上提出了新的LISA飞行任务设计纲要。修改后的设计要求三个相同的航天器形成一个等边三角形，边长为250万公里，每边有两个激光链路，提供全偏振灵敏度。由于减少干扰系统的Pathfinder性能已得到证实，而且激光计量学的设计经过充分研究，预计新飞行任务的灵敏度将非常接近LISA的原始设计。这意味着0.5 mHz到3 mHz之间的中频性能将受到银河系中致密双星的未分辨信号的限制。在这里，我们使用新的LISA设计来计算银河系混淆噪声，可分辨的星系双星的数量，以及这些系统的关键参数可以测量的精度的更新估计。
2017-10-05 astro-ph.IM gr-qc
Precision measurements of the magnetic parameters of LISA Pathfinder test masses
针对未来空间引力波天文台需求，通过LISA Pathfinder运行期间的磁注入实验，高精度测量了测试质量块的剩余磁矩、背景磁场x分量及梯度、低频磁化率，结果与地面估计一致。
2024-11-05 astro-ph.IM gr-qc
Analysis of the residual force noise for the LISA Technology Package
干扰试验质量测地线运动的噪声源分析是LISA探路者空间飞行任务机载LISA技术包实验的主要科学目标。力噪声作用于TM的信息，获得与涉及系统参数的数据处理程序。这些参数可以从专门的实验运行中估计。因此，力噪声的最终估计受到两个不确定性来源的影响。一个是统计的，与噪声信号的随机性有关。另一种是与系统参数的不确定性有关。模拟LTP数据的分析表明，力噪声功率谱密度不确定性的主要贡献来自于谱估计器的统计特性。
2011-11-21 gr-qc physics.data-an
Temperature stability in the sub-milliHertz band with LISA Pathfinder
LISA探路者（LPF）是一项技术先驱任务，旨在测试空间引力波探测所需的关键技术。在天基引力波观测站将运行的低频区域（毫赫兹及以下），温度波动起着至关重要的作用，因为它们可以以多种方式耦合到干涉测量和测试质量的自由落体精度中。专用温度测量子系统是LPF板上诊断单元的一部分，其噪声水平为10 $\,μ$ K $\,$ Hz $^{-1/2}$至$1\,$ mHz。在本文中，我们报告的温度测量在整个任务操作，表征热环境，估计不同位置之间的传递函数和报告温度稳定性（及其时间演变）的频率低至10 $\,μ$ Hz，其中通常值周围的$1\,$ K $\,$ Hz $^{-1/2}$进行了测量。
2019-05-22 astro-ph.IM gr-qc
Magnetic-induced force noise in LISA Pathfinder free-falling test masses
针对LISA探路者任务，首次完整估算了磁致力噪声对自由下落测试质量相对加速度的贡献，给出特定频段噪声值并讨论极端空间天气对其的影响，为空间引力波探测技术提供支撑。
2024-11-05 astro-ph.IM gr-qc
Addressing LISA Science Analysis Challenges
\emph{LISA Science Analysis Workshop}的主要目标是鼓励科学分析技术的发展和成熟，为LISA科学行动做准备。正是因为LISA是一个新的科学学科--引力波天文学--的开拓者，所以LISA数据处理和科学分析方法还处于起步阶段，如果要准备好利用LISA数据，还需要相当的成熟。在这里，我们提供了一些想法，在预期的LISA科学分析研讨会，对分析研究问题，展示了不同的分析方法的能力，同时，有助于推动这些技术走向更成熟。特别强调的是制定问题，可以变成良好的问题，涉及测试运行在特定的数据集，这可以在不同的群体之间共享，使技术的比较在一个明确的平台。
2006-06-21 gr-qc
Calibrating spectral estimation for the LISA Technology Package with multichannel synthetic noise generation
在LISA探路者飞行任务上进行的LISA技术包实验的科学目标要求在飞行任务发射之前对数据分析工具进行准确的校准和验证。只有对综合生成的数据进行密集的活动，才能达到任务结果所需的置信水平。一个灵活的程序，允许互相关的平稳噪声时间序列的生成。一旦提供了多通道互谱矩阵的模型，就可以生成具有期望的互相关行为的多通道时间序列。该过程的核心是通过对模型互谱矩阵进行频率特征分解和Z域拟合来合成噪声着色多通道滤波器。通过适当初始化滤波器递归方程，解决了噪声时间序列中常见的初始瞬变问题。噪声发生器的性能进行了测试，在一个二维的情况下研究的LTP动态沿两个主要通道的传感干涉仪。
2010-07-15 gr-qc physics.data-an
Maximum Likelihood Detection of Instrumental Glitches in LISA TDI Data
针对LISA任务中仪器毛刺可能污染时间延迟干涉数据的问题，提出一种基于最大似然估计的优化技术，可检测并去除波形已知的毛刺。
2025-01-14 astro-ph.IM gr-qc
Potential Tertiary Effects on the LISA Verification Binary HM Cancri
本研究针对LISA重要验证双星HM Cancri，利用其轨道频率的一、二阶导数分析第三体效应，发现二阶导数或受周期约250年的暗弱年老白矮星第三体的强烈影响。
2023-07-19 astro-ph.HE gr-qc
Tracking the Long-Term GW Phase Evolution for HM Cancri-like Binaries with LISA
本文以HM Cancri为参考系统，预测LISA对其轨道频率二阶导数的测量能力，发现4年标称运行期内精度不足，但延长运行时间或与Taiji、TianQin顺序联合观测可大幅提升测量精度。
2023-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Perturbative Frequency Expansion for Nearly Monochromatic Binary Black Holes Detectable with LISA
本文研究LISA探测近单色双黑洞时频率导数系数的可测量性，扩展了简化Fisher矩阵分析，并探讨了从中提取轨道偏心率和第三体扰动等天体物理信息的途径。
2024-06-19 astro-ph.HE gr-qc
The Effect of Mission Duration on LISA Science Objectives
LISA任务的科学目标是在4年连续数据流的隐含假设下定义的。基于LISA Pathfinder的性能，现在预计LISA的占空比为$\approx 0.75$，这将使可用数据的有效跨度缩短至3年。本文报告了LISA科学小组的一项研究结果，该小组负责评估延长飞行任务寿命的额外科学回报。我们探索各种观测方案，以评估任务持续时间对任务主要科学目标的影响。我们发现，受任务持续时间影响最大的科学调查涉及在宇宙黎明时寻找种子黑洞，以及通过多波段和多信使观测研究恒星起源的黑洞及其形成通道。我们的结论是，建议延长至6年的任务操作。
2022-01-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Detecting Gravitational Wave Bursts with LISA in the presence of Instrumental Glitches
激光干涉仪空间天线（LISA）将在毫赫兹引力波波段开启丰富的发现空间。除了来自数百万个双星系统的预期信号外，这个波段可能包含新的和以前无法想象的来源，我们目前还没有模型。为了检测未建模和意外的信号，我们需要能够将它们与仪器噪声伪影或毛刺分开。在地面激光干涉仪的数据中，小故障是一个常见的特征，在LISA探路者任务的数据中也可以看到。与地面上的情况相反，我们将无法拥有多个独立的探测器来帮助将未建模的信号与毛刺分开，必须开发新的技术。在这里，我们表明，未建模的引力波爆发可以检测与LISA利用不同的方式，其中仪器故障和引力波爆发的印记自己的时间延迟干涉仪数据通道。我们表明，对于周期长于航天器之间的光旅行时间的信号，“呼吸模式”或Sagnac数据组合是检测的关键。相反，对于短周期信号，是到达每个航天器的时间有助于分离。我们调查的条件下，我们可以区分信号和毛刺组成的一个单一的正弦高斯小波的起源，并确定如何以及我们可以表征信号。我们发现，引力波爆发可以明确地检测和特点，只有一个单一的数据通道（四个功能的激光链路），虽然信号分离和参数估计显着改善时，所有六个激光链路的操作。
2018-11-11 astro-ph.IM gr-qc
Glitch systematics on the observation of massive black-hole binaries with LISA
本研究针对 LISA 数据中的瞬态毛刺，提出联合贝叶斯推断方法，同时重建大质量黑洞双星引力波信号与噪声伪影，避免信号丢失或参数偏差，为全局拟合奠定基础。
2023-12-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Data series subtraction with unknown and unmodeled background noise
LISA探路者（LPF）是欧空局的引力波观测站的先驱任务，将测量两个测试质量可以自由落体的程度，旨在证明功率谱密度（PSD）低于30 fm/s $^2$ /Hz $^{1/2}$约1 mHz的剩余相对加速度。在LPF数据分析中，测量的相对加速度数据序列必须与其他各种测量的时间序列数据进行拟合。在不同的实验中，从试验质量和卫星动力学的系统识别到从测量的已知扰动中减去噪声贡献，都需要这种拟合。在所有情况下，由拟合残差的PSD描述的背景噪声预计将被着色，这要求我们在频域中执行此类拟合。该PSD是未知的{ \it a priori}，并且该残余加速度噪声的高精度估计是我们的分析的基本输出。在本文中，我们提出了一种基于贝叶斯参数估计的拟合方法与未知的频率相关的背景噪声。该方法使用噪声边缘化与平均韦尔奇的周期图，以实现无偏的参数估计，连同一个一致的，非参数估计的残余PSD。此外，我们发现，该方法是等效的迭代重新加权最小二乘拟合的一些实现。我们已经测试了已知PSD的模拟数据的方法，并从几个实验与LISA探路者端到端的任务模拟器分析差分加速度。
2014-08-04 astro-ph.IM gr-qc
Suppressing data anomalies of gravitational reference sensors with time delay interferometry combinations
针对LISA和太极任务中引力参考传感器的数据异常问题，提出采用位置噪声抑制型时间延迟干涉通道，可在敏感频带内将异常抑制超两个数量级，且无需异常先验模型。
2024-11-10 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
First-time assessment of glitch-induced bias and uncertainty in inference of extreme mass ratio inspirals
University of Auckland（奥克兰大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）
本文研究了瞬态非高斯噪声 artifacts 或 'glitches' 对 LISA 上极端质量比 inspirals（EMRIs）参数估计的影响。glitches 会对短持续时间信号如大质量黑洞双星的参数估计产生偏倚和不精确，但其对长寿命源如 EMRIs 的影响尚未量化。通过包含注入 EMRIs 和基于 shapelet 的 glitches 的模拟 LISA 观测，我们利用 Fisher 矩阵分析估计 glitch 引起的参数偏倚和不确定性，并通过马尔可夫链蒙特卡罗验证其准确性。我们发现中等缓解的 glitch 流（仅包含 SNR 不超过 90 的 glitches）对 EMRI 参数的偏倚和不确定性几乎可以忽略（[~0.04σ, ~0.6σ]）。相比之下，弱缓解的 glitch 流（包含 SNR 不超过 400 的事件）可产生接近 1σ 的偏倚。这些结果表明，与大规模黑洞双星等其他源的参数估计相比，EMRI 参数估计对 glitches 更加稳健。我们强调，在 LISA 时代至少需要部分 glitch 模型和缓解以实现无偏的 EMRI 分析。
2026-03-02 gr-qc
Improving the resolution of double white dwarf systems with spaceborne gravitational wave observatories using a robust astrophysical prior
Lanzhou University（兰州大学）；University of Texas Rio Grande Valley（德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校）
本文在迭代GBSIEVER管道中引入基于白矮星质量极限和引力波频率及其时间导数关系的强天体物理先验，显著提升了LISA及LISA-太极网络对双白矮星源的分辨率和参数估计精度。
2026-05-31 astro-ph.IM gr-qc
