Heater induced thermal effects on the LTP dynamics
LPF（LISA路径）任务的STOC（科学和技术操作中心）模拟器旨在为任务操作远程指挥链提供验证工具，以及更深入地了解LTP（LISA技术包）中发生的底层物理过程。在将出现的不同物理效应中，电极外壳（EH）中的温度波动可能会对干涉仪（IFO）读数产生干扰，因此必须了解并控制它们。在这篇文章中，我们报告的最新进展，分析在IEEC的LTP响应的热信号注入加热器。更具体地说，我们确定了在LTP频带（从1 mHz到30 mHz）中将热输入信号与测试质量（TM）上的力相关联的传递函数。由欧洲航天技术中心（ESTEC）制定和维护的整个LPF航天器和有效载荷的完整热模型用于获得对规定点（加热器）的热输入作出响应的温度分布，随后对该温度分布进行处理，以计算对试验质量的相关动力学影响。
2013-12-11 astro-ph.IM gr-qc
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
Bayesian parameter estimation in the second LISA Pathfinder Mock Data Challenge
LISA探路者任务的一个主要科学成果是提供一个可以扩展到未来引力波观测站LISA的噪声模型。因此，任务的成功取决于对仪器的深入了解，特别是正确确定基本噪声模型参数的能力。在这项工作中，我们估计的LISA技术包（LTP）仪器的简化模型的参数。我们通过一个闭环模型来描述LTP，该模型用于生成数据，包括注入的信号和噪声。然后，参数估计使用贝叶斯框架，它表明，这种方法达到了最佳的可达到的误差，Cramer-Rao界。我们还解决了任务的一个重要问题：如何有效地结合不同实验的结果，以获得一组独特的参数描述的仪器。
2010-08-31 gr-qc physics.data-an
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
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
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
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
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
Discrete derivative estimation in LISA Pathfinder data reduction
LISA技术包（LTP）实验的数据分析将搭载LISA探路者任务飞行，需要从干涉仪位置数据出发，求解系统动力学，以计算作用在测试质量（TM）上的力。这个问题的解决方案的需要，促使我们实现一个离散的时域导数估计适合LTP实验的要求。我们首先报告的两种方法的定义的数学程序;第一个基于抛物线拟合近似和第二个基于泰勒级数展开。这两种方法，然后推广，并纳入一个更一般的类五点离散导数估计。用于二阶导数的相同过程可以应用于一阶导数的估计和数据平滑器的估计，允许为两者定义一类简单的五点估计。用模拟的噪声数据分析了五点二阶导数估计器的三种具体实现的性能。分析指出，引入大量高频噪声的估计器可确定低频噪声水平估计中的系统误差。
2009-03-02 gr-qc physics.data-an
Design of the magnetic diagnostics unit onboard LISA Pathfinder
LISA（Laser Interferometer Space Antenna）是欧空局和美国宇航局（NASA）的一项联合任务，旨在成为第一个星载引力波观测站。由于LISA将面临的高度复杂性和技术挑战，欧空局决定发射一个技术演示器，LISA探路者。LISA Pathfinder的有效载荷是所谓的LISA技术包，将是迄今为止飞行的最高灵敏度的测地探测器。LISA技术包设计用于测量标称自由降落（测地线运动）中两个试验质量之间的相对加速度。影响有效载荷的磁、热和辐射干扰由诊断子系统监测和处理。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。为此，它必须确定测试质量的磁特性，即它们的剩磁和磁化率。在本文中，我们将展示如何实现所需的精度。
2012-02-13 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
ADC non-linear errors correction in thermal diagnostics for the LISA mission
在LISA和LISA PathTM（LPF）中需要在毫赫兹范围内的频率下进行低噪声温度测量。LISA所需的温度稳定性在低至0.1 mHz的频率下约为10 uK/sqrt（Hz）。在本文中，我们专注于识别和减少测量时变温度信号时检测到的过量噪声源。这被证明是由于ADC传递曲线中的非理想性，并且当测量温度呈现uK/s的漂移时，测量带宽中的测量降低约一个数量级。在适合于LISA任务的测量系统中，需要降低这种噪声。已经实现了基于相同技术的两种不同方法，这两种方法都包括在带外添加抖动信号以减轻ADC非理想误差。当测量温度上升到10 uK/s时，通过使用这些方法，这种性质的过量噪声已被令人满意地降低。
2009-05-19 gr-qc
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
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
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
Test for LISA foreground Gaussianity and stationarity: galactic white-dwarf binaries
针对LISA探测到的银河系双白矮星前景信号，基于银河系模型与模拟信号，提出高斯性与平稳性测试方法，揭示2-10mHz频段的非高斯性，为数据模型设计提供诊断与估计工具，避免参数估计偏差。
2025-08-20 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Observing Kinematic Anisotropies of the Stochastic Background with LISA
本研究针对LISA的河外随机引力波背景分析，开发了基于运动学各向异性的全时域端到端提取流程，采用马尔可夫链蒙特卡罗成图方案恢复多极矩，验证了其抗误差能力并确定了仪器噪声下的探测阈值。
2024-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
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
