Gravitational-wave template banks for novel compact binaries
本文提出用掩码自回归归一化流生成高维 BBH 引力波随机模板库，并验证其可高效覆盖进动及高阶模参数空间。
2024-01-22 gr-qc
A template bank to search for gravitational waves from inspiralling compact binaries I: physical models
利用匹配滤波技术搜索了来自合并紧密双星的引力波。由于模型波形取决于许多参数，因此有必要通过覆盖参数空间的天体物理学感兴趣区域的模板库对数据进行过滤。模板的选择由模板库的离散性导致的信噪比的最大允许下降来定义。在本文中，我们描述了模板银行的算法，用于从激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和GEO 600探测器的数据分析，以搜索信号的二进制组成的非自旋紧凑的对象。利用蒙特卡罗模拟，我们研究了该库的效率，并表明它的性能是令人满意的设计灵敏度曲线的地基干涉引力波探测器GEO 600，初始LIGO，先进的LIGO和Virgo。该数据库可以有效地搜索各种致密双星，如原始黑洞双星、中子星双星、黑洞双星以及由一个非自旋黑洞和一个中子星组成的混合双星。
2006-07-20 gr-qc
Banks of templates for directed and all-sky narrow-band searches of continuous gravitational waves from spinning neutron stars with several spindowns
本文构建了适用于孤立自旋中子星连续引力波搜索的高效模板库，支持含多个自转减慢参数的窄带搜索，并兼容全天与定向搜索，利用快速傅里叶变换和高效重采样提升计算效率。
2023-10-17 gr-qc
Template bank for compact binary mergers in the fourth observing run of Advanced LIGO, Advanced Virgo, and KAGRA
本文提出用新的二叉树方法 manifold 构建第四次观测运行中致密双星并合模板库，覆盖总质量达 400 M⊙ 的系统，并通过新的波形分组方式将 GstLAL 管道中 SVD 的计算效率提升近 5 倍。
2023-12-21 gr-qc
Template banks to search for compact binaries with spinning components in gravitational wave data
来自合并致密双星的引力波是LIGO、Virgo和GEO600等探测器最有前途的来源之一。如果双星的组成部分具有显著的角动量（自旋），就像其中一个组成部分是黑洞一样，自旋引起的双星轨道平面的进动会导致引力波振幅和相位的调制。如果在匹配滤波器搜索中使用的模板不能准确地模拟这些效应，则灵敏度和检测率将降低。我们调查的能力，几个搜索管道检测引力波，从紧凑的双星自旋。我们使用后牛顿近似模型的螺旋相位的信号和构造两个新的模板银行使用的现象学波形的Buonanno，陈和Vallisneri。我们比较这些模板银行的性能，银行使用固定相近似的非旋转后牛顿inspiral波形目前使用的LIGO和处女座在寻找紧凑的二进制聚结。我们发现，在相同的误报率，使用现象学模板的搜索管道是没有更有效的管道使用非旋转模板。我们建议继续使用非旋转固定相模板库，直到与包括旋转效应的模板相关的虚警率可以显著降低。
2009-04-10 gr-qc
Template-based searches for gravitational waves: efficient lattice covering of flat parameter spaces
匹配过滤搜索的最佳模板库的构建是球覆盖问题的一个例子。对于具有常系数度量的参数空间，A_n * 格可以得到（近）最优的模板库，它是n ≤ 5维的最佳格覆盖，并且接近于n ≤ 16维的最佳覆盖.通常，这提供了比更简单的超立方晶格实质上更有效的覆盖。本文提出了一种生成常系数度量格模板库的算法，并以生成n = 2，3，4维的A_n * 模板库为例说明了算法的实现。
2007-07-03 gr-qc
Gravitational waves from inspiralling compact binaries: hexagonal template placement and its efficiency in detecting physical signals
利用匹配滤波方法，从地面干涉仪观测数据中寻找由螺旋型致密双星发射的引力波。检测过程的一个关键方面是设计一个模板库，涵盖天体物理学相关的参数空间。在早期的论文中，我们描述了一个模板银行，是基于一个正方形晶格。虽然强大的，我们表明，广场的位置是过于有效的，这意味着它是计算上的要求比所需的。在本文中，我们提出了一个模板银行的基础上，六边形晶格，其大小减少了40%，相对于建议的正方形放置。我们描述的六边形模板银行的实施，其大小和计算成本的实际方面。我们还进行了详尽的模拟，以表征其效率和安全性。我们表明，银行是足够的搜索各种各样的二元系统（原始黑洞，中子星和恒星质量的黑洞）和数据从当前的探测器（初始LIGO，处女座和GEO600）以及未来的探测器（先进的LIGO和EGO）。值得注意的是，尽管我们的模板库放置使用了由特定模板家族产生的度量，即固定相近似，但我们表明它可以成功地用于其他模板家族（例如，Pade重算和有效的单体近似）。这种对不同模板族有效的性质使得所提出的库适合于并行使用其中的几个模板族的搜索（例如，在二元黑洞搜索中）。本文所描述的六边形模板银行目前用于搜索非自旋inspiralling紧凑的双星的数据从激光干涉仪引力波天文台（LIGO）。
2007-06-29 gr-qc
Designing a template bank to observe compact binary coalescences in Advanced LIGO's second observing run
我们描述的方法和新技术用于构建一组波形，或模板银行，适用于搜索紧凑的二元聚结在先进的LIGO的第二次观测运行。该模板库适用于观测由两个中子星、两个黑洞或一个中子星和一个黑洞组成的系统。后牛顿公式用于模拟总质量小于4 $M_{\odot}$的波形，最新的有效单体模型，校准到数值相关性，包括合并和振铃，用于总质量大于4 $M_{\odot}$。忽略了自旋进动、物质、轨道偏心率和四极外辐射模的影响。与Advanced LIGO第一次观测运行中用于搜索紧凑双星合并的模板库相比，这里我们包括总质量高达数百个太阳质量的双星黑洞系统，从而提高了观测此类系统的能力。我们引入一种技术来改变波形滤波器的起始频率，使我们的银行可以同时包含二进制中子星和高质量的二进制黑洞波形。我们还引入了一个下限的滤波器波形长度，排除非常短的持续时间，高质量的模板，其灵敏度大大降低的干涉仪的特性和性能。
2017-05-04 gr-qc
Correlator Bank Detection of GW chirps. False-Alarm Probability, Template Density and Thresholds: Behind and Beyond the Minimal-Match Issue
计算的虚警率与检测阈值的关系，为银行的干扰器的一般问题，在最大似然检测的引力波的背景下，具体参考啁啾合并的二进制系统。从一类Bonferroni型不等式推导出了全库上确界累积分布的精确（下界）逼近式。得到了累积分布的渐近性质，在极限情况下，其中的迭代次数趋于无穷大。通过高斯相关不等式，将小规模银行的数值模拟的有效性扩展到任何规模的银行。其结果是用来估计最佳的模板密度，产生的计算成本和检测效率之间的最佳权衡，在未检测到的潜在可观察的来源在规定的虚警水平，最简单的情况下，牛顿啁啾。
2004-05-05 gr-qc
Lattice template placement for coherent all-sky searches for gravitational-wave pulsars
对引力波星的全天空、宽带、相干搜索受到有限计算资源的限制。最小化覆盖天空位置和频率演变的搜索参数空间所需的模板的数量是减少搜索的计算成本的一个重要方式。我们展示了一种实用的算法，该算法首次使用Wette和Prix [Phys. Rev. D 88，123005（2013）]的简化超天空参数空间度量，以最小数量的模板进行全天空搜索来实现模板放置。该度量在信号参数中规定了恒定的模板密度，这允许将模板放置在网格的顶点处。我们演示了如何确保参数空间的完全覆盖，特别是在其边界。由算法生成的模板的数量与理论估计值以及Brady等人[Phys. Rev. D 57，2101（1998）]的先前预测值进行比较。该算法可以应用于具有恒定模板密度的任何搜索参数空间，其包括半相干搜索和针对已知低质量X射线二进制的搜索。
2014-12-22 gr-qc
Performance of Random Template Banks
当搜索新的引力波或电磁源时，$n$信号参数（质量、天空位置、频率.）是未知的。在实践中，人们在参数空间中的一组离散点上寻找信号，称为模板库。这些可以被系统地构造为网格，或者替代地，通过将模板放置在参数空间中的随机选择的点处。在这里，我们计算由$n$维随机模板库丢失的信号的分数（与非常精细间隔的库相比）。将该分数与包含相同数量的网格点的最佳可能的基于网格的模板库的相应损失分数进行比较。对于维度$n<4$，基于晶格的模板库显著优于随机模板库。然而，值得注意的是，对于尺寸$n>8$，差异可以忽略不计。在高维度，随机模板银行优于最知名的晶格。
2022-05-31 astro-ph.IM gr-qc
The failure of the Fisher Matrix when including tidal terms: Considering construction of template banks of tidally deformed binary neutron stars
最近的引力波观测已经开始限制中子星的内部物理。然而，目前对中子星系统的探测研究假设潜在的中子星是低质量的黑洞，忽略了由于中子星内部物理对引力波信号的任何影响。我们希望建立一个包含潮汐变形效应的二元中子星波形模板库。然而，我们发现，Fisher矩阵，这是常用的近似匹配计算时，放置模板银行，是不适合预测两个二进制中子星波形之间的匹配。我们发现，Fisher矩阵可以预测错误的失配大于$100\%$时，试图识别波形与匹配的$0.97$。我们探讨的制度中，费舍尔矩阵不能被信任，并检查为什么它打破。我们证明，包括高阶项的泰勒级数展开的匹配可以可靠地计算这些例子的匹配，但它是令人望而却步的计算昂贵这样做。最后，我们证明了随机放置仍然可以用来构建潮汐变形中子星波形的模板库。
2021-08-11 gr-qc
Hybrid geometric-random template placement algorithm for gravitational wave searches from compact binary coalescences
由中子星和黑洞组成的天体物理致密双星系统是先进LIGO探测器的一类重要的引力波源。精确的理论波形模型，从螺旋，合并和振铃阶段的这种系统，被用来过滤检测器数据下的模板匹配滤波范例。固定最小匹配的参数空间上的有效网格对这些搜索所花费的总时间有直接影响。本文提出了一种新的几何-随机混合模板布局算法，用于两个质量和一个自旋幅度参数描述的信号。这样的模板库有可能用于从双星中子星和中子星-黑洞系统中搜索GW。模板放置是鲁棒的，并且能够自动适应曲率和边界效应而无需微调。我们还比较了这些银行香草随机模板银行，并表明，虽然都是同样有效的拟合因子的意义上，银行的大小是$\sim 25 \%$更大的随机方法。此外，我们表明，建议的混合银行的产生可以加快近一个数量级的随机银行。与最佳实施有关的一般问题进行了详细讨论。这些改进预计将直接降低引力波搜索的计算成本。
2017-11-12 gr-qc
Building a stochastic template bank for detecting massive black hole binaries
两个大质量黑洞的合并是LISA最强和最有希望的来源。事实上，从螺旋和合并的末端发出的引力信号将在整个宇宙中被探测到。本文描述了从大质量黑洞双星中分层搜索引力波信号的第一步。它是基于常规用于地基引力波天文学的方法，通过模板库过滤数据。然而，我们使用一种新的基于蒙特卡罗（随机）的方法在参数空间中放置一个网格，我们使用的可能性最大化的分析超过一些参数，称为F-统计，作为检测统计。我们建立了一个粗模板库来检测引力波信号并进行初步的参数估计。将使用Metropolis-Hasting随机搜索跟踪最佳候选人，以细化参数估计。我们通过将其应用于模拟LISA数据挑战1B（训练数据集）来展示该方法的性能。
2008-01-26 gr-qc
An effectual template bank for the detection of gravitational waves from inspiralling compact binaries with generic spins
我们报道了一个三维模板库的建设，从旋转致密天体组成的吸气双星的引力波的搜索。参数空间由两个描述质量参数的维度和一个描述波形中长期（非旋进）自旋效应的“约化自旋”参数组成。模板放置是基于一个有效的随机算法，并利用半解析计算的参数空间中的度量。我们表明，“低质量”（$m_1 + m_2 \lesssim 12\,M_\odot$）的二进制文件，该模板银行实现有效的拟合因子$\sim0.92$ - $0.99$对信号从通用自旋二进制在先进的检测器时代在整个参数空间的兴趣（包括二进制中子星，二进制黑洞，黑洞-中子星二进制）。这为从一般的自旋低质量致密双星中寻找引力波提供了一种强有力的可行方法。假设黑洞[中子星]的自旋幅度均匀分布在0- 0.98 [0 - 0.4]之间，自旋角各向同性分布，与使用非自旋组的搜索相比，使用这种减少自旋组的搜索的平均检测体积（在固定的信噪比阈值下）的预期改进为$\sim20-52\%$。
2014-05-21 gr-qc
Improved search for galactic white dwarf binaries in Mock LISA Data Challenge 1B using an F-statistic template bank
我们在模拟LISA数据挑战1B（MLDC1B）中报告了我们对白矮星二进制信号的F统计搜索。我们特别关注自MLDC1以来搜索管道的改进，即搜索管道的改进和使用更准确的检测器响应（刚性绝热近似）。该搜索方法采用基于分层模板网格的参数空间探索，使用重合步骤来区分主要（“真”）和次要最大值，随后是最终（多TDI）"缩放“阶段，以提供最终候选者的准确参数估计。
2008-06-27 gr-qc
The balancing act of template bank construction: inspiral waveform template banks for gravitational-wave detectors and optimizations at fixed computational cost
引力波搜寻来自螺旋形紧密双星的信号依赖于匹配的滤波波形库（称为模板库），试图从探测器数据中提取信号波形。这些模板银行已被构造使用四个主要的考虑因素，感兴趣的参数空间的区域，检测器的灵敏度，匹配的滤波带宽，和灵敏度一个愿意失去由于模板放置的粒度，后者是由最小匹配。在这项工作中，我们描述了如何选择较低的频率截止，匹配滤波器频带的低端，可以优化检测。我们还展示了如何在有限的计算资源的情况下，可以最佳地选择最小的匹配。这些技术应用于搜索二元中子星信号，这些信号以前在分析初始LIGO和Virgo数据时已经执行，并将使用预期的探测器灵敏度分析高级LIGO和高级Virgo数据。通过遵循这里提出的算法，预测这些搜索的体积灵敏度将在不增加执行搜索的计算成本的情况下得到改善。
2013-03-08 gr-qc physics.data-an
Variable placement of templates technique in a 2D parameter space for binary inspiral searches
在干涉型引力波探测器中寻找双星系统的螺旋信号时，需要生成和放置一个网格模板。我们提出了一个原始的技术，在相关的参数空间中的位置，利用的变化的大小的isomatch椭圆，以减少覆盖参数空间所需的模板的数量。这种技术避免了在每一点上进行度量的潜在昂贵计算，代价是在覆盖范围中有少量的“洞”，代表参数空间表面的百分之几，其中匹配略低于指定。覆盖效率的研究，以及一个非常简单的规则平铺使用一个单一的椭圆比较。仿真结果表明，在这种比较中，计算成本的改善在6%和30%之间变化。
2005-08-31 gr-qc
Banks of templates for directed searches of gravitational waves from spinning neutron stars
我们构建了有效的银行模板，适用于直接搜索几乎单色的引力波起源于我们的银河系中的旋转nuetron星正在收集的数据，目前正在运行的干涉探测器。因此，我们假设引力波源在天空中的位置是已知的，但我们不假设波的频率及其导数是先验已知的。在构造中，我们采用了简化的信号模型，具有恒定的幅度和相位，这是一个多项式的时间函数。我们所有的模板银行使使用快速傅立叶变换算法的最大似然F-统计的网格定义银行的节点的计算。我们研究和使用的依赖性的网格的建设上的选择的位置的观测间隔相对于时间轴的原点。我们还研究了快速傅立叶变换算法的使用与非标准频率分辨率实现零填充或折叠的数据。在包含一个自旋下降参数的引力波信号的情况下，我们发现覆盖厚度仅比最佳二维六边形覆盖厚度大0.1%~ 16%的网格。
2010-10-14 gr-qc
TemplateGeNN: Neural Networks used to accelerate Gravitational Wave Template Bank Generation
本研究提出结合GPU与孪生神经网络LearningMatch的TemplateGeNN算法，可快速生成引力波双黑洞模板库，在单A100 GPU上约1天生成3万余模板，灵敏度测试表现优异，为未来引力波数据分析提速。
2025-02-21 astro-ph.IM gr-qc
Tunable compression of template banks for fast gravitational-wave detection and localisation
一种用于减少用于引力波的匹配滤波器搜索的在线计算成本的策略是在基于网格的搜索中引入用于波形模板库的压缩基。在本文中，我们提出并研究了几个可调压缩方案的一般模板银行。通过离线压缩，这种方案被证明可以更快地检测和定位信号，同时在相同的计算成本水平上适度提高粗化银行的灵敏度和准确性。这对于涉及模板库的任何搜索都是潜在有用的，特别是在分析来自未来天基探测器（例如eLISA）的数据时，由于长持续时间波形和大参数空间，在线网格搜索是困难的。
2016-05-19 astro-ph.IM gr-qc
Efficient generation and optimization of stochastic template banks by a neighboring cell algorithm
尽可能有效地放置信号模板（网格点）以覆盖多维参数空间，这对于计算密集型匹配滤波搜索引力波至关重要，但也适用于其他天文学领域的类似搜索。为了生成任意参数空间的有效覆盖，已经提倡随机模板库，其中模板被随机放置，同时拒绝那些太接近其他模板。然而，在这个简单的方案中，对于每个新的随机点，计算其到现有库中的每个模板的距离。这种快速增加的距离计算数量可能使新模板的接受在计算上受到限制，特别是对于宽参数空间或大尺寸。本文提出了一种邻胞算法，可以显著提高构建随机模板库的效率。通过将参数空间划分为子体积（单元），对于任意点，利用有效的散列技术来获得其封闭单元的索引以及其相邻模板的参数。因此，只计算到库中这些相邻模板的距离，大大降低了整体计算成本，如简单示例所示。此外，我们提出了一种新的方法，基于这种技术来增加覆盖的参数空间的分数仅通过定向模板移位，而不添加任何模板。如实例所示，该方法可以是非常有效的。
2014-11-17 astro-ph.IM gr-qc
Searching for gravitational-wave signals emitted by eccentric compact binaries using a non-eccentric template bank: implications for ground-based detectors
当它们的引力波信号进入LIGO或VIRGO等地面探测器的频带时，大多数的螺旋形紧凑双星预计将被环形化。然而，不排除其中一些双星可能仍然具有几十赫兹的显著偏心率。尽管存在这种可能性，但基于匹配过滤技术的当前搜索管道仅考虑非偏心模板。Martel和Poisson（1999 Phys.Rev.D60 124008）在初始LIGO探测器的背景下研究了这种近似对信噪比（SNR）损失的影响。他们确定，非偏心模板将成功检测偏心信号。我们通过结合当前和未来的地基探测器重新审视他们的工作，并精确量化SNR的确切损失。为了更忠实于实际搜索，我们在模板库上最大化SNR，其最小匹配设置为95%。PACS编号：02.70。c，07.05.Kf，95.85.Sz，97.80.- d（本文中的某些数字仅在电子版中为彩色）
2009-03-27 gr-qc
Gravitational Wave Chirp Search: Economization of PN Matched Filter Bank via Cardinal Interpolation
由黑洞和/或中子星组成的致密双星演化的最后螺旋阶段是地面干涉引力波探测器网络可能观测到的最有可能的事件之一。在这个阶段发射的引力辐射将不得不通过匹配过滤（相关）探测器输出与一组几个$10^5$模板，使计算资源需要相当苛刻的噪音，虽然不是可怕的。我们提出了一种插值方法，用于评估模板波形和检测器输出之间的相关性，并表明该方法是有效的，大大减少所需的模板的数量。实际上，当模板库和任意信号之间的最小重叠（所谓的{ \it最小匹配}）为0.97时，所需的模板数量可以是比通常方法所需的小$\sim 4$的因子。该方法易于实现，各种探测器项目可能会受益于采用它，以减少计算成本的螺旋中子星和黑洞二分搜索。
2000-09-08 gr-qc
Template banks based on $\mathbb{Z}^n$ and $A_n^*$ lattices
匹配滤波是用于在数据流中搜索信号的传统方法。如果源（以及其$n$参数）未知，则必须使用许多滤波器。这些在$n$维参数空间中形成网格，称为模板库。将这些网格构造为格状通常是方便的。在这里，我们研究了$\mathbb{Z}^n$和$A_n^*$晶格的这些模板库的一些性质。特别是，我们专注于分布的失配函数，无论是在传统的二次近似和最近提出的球形近似。丢失的信号的分数由我们计算的该分布的偶矩确定。我们研究的许多量都有一个简单而明确的$n\to\infty$极限，即使对于小的$n$，它也能给出准确的估计。我们的主要结论如下：（i）一个相当有效的基于模板的搜索可以构建在错配值，是令人震惊的高二次近似;（ii）由$A_n^*$模板银行（相比于$\mathbb{Z}^n$）在小模板分离提供的次要优势变得更不显着在大的错配。因此，使用基于$A_n^*$晶格的模板库的动机很小。
2021-02-23 astro-ph.IM gr-qc
Efficient Stochastic Template Bank using Inner Product Inequalities
本文提出一种基于内积不等式和高斯核密度估计的高效随机模板库构建方法，可灵活处理任意参数空间，在保证信号恢复率的同时显著降低计算成本，并易于扩展至高维引力波搜索问题。
2024-11-14 astro-ph.HE gr-qc
Optimal Template Banks
当搜索新的引力波或电磁源时，$n$信号参数（质量、天空位置、频率.）是未知的。在实践中，人们在参数空间中的一组离散点上寻找信号，计算成本与这些点的数量成正比。如果这是固定的，那么问题就出现了，这些点应该放在参数空间的哪里？目前的文献提倡选择其Wigner-Seitz（也称为Voronopathy）单元具有最小覆盖半径（$\equiv$最小最大失配）的点集（称为“模板库”）。在数学上，这样的模板库被称为具有“最小厚度”。在这里，对于现实的信号源群体，我们计算由于模板库是离散的而“丢失”的潜在检测的分数。我们表明，在固定的计算成本，最小厚度的模板银行不最大化的预期数量的检测。相反，对于最小化失配的特定泛函的组，获得最多的检测。对于紧密间隔的模板，丢失检测的分数与尺度不变的“量化器常数”G成比例，G测量与最近模板的平均平方距离，即，平均预期不匹配。这提供了一种简单的方法来表征和比较不同模板库的有效性。使G最小化的模板库在数学上被称为“最优量化器”，并且使检测的预期数量最大化。我们审查最佳量化器和最小厚度的模板银行，是建立在n维晶格，显示即使是最好的这些模板银行的基础上的谦逊的立方晶格只提供一个边际优势。
2021-10-26 astro-ph.IM gr-qc math-ph
Matched filtering of gravitational waves from inspiraling compact binaries: Computational cost and template placement
我们估计模板的数量，计算能力，和存储所需的一步匹配滤波搜索引力波从吸入紧凑的二进制文件。这些估计值应该作为评估更复杂的策略（如分层搜索）的基准。我们使用的波形模板的基础上的第二后牛顿近似的二进制组成的非自旋致密体在圆形轨道。我们提出了六个噪声曲线的估计：LIGO（三种配置），VIRGO，GEO600和TAMA。为了搜索质量超过0.2M_0的二进制文件，同时由于模板间距的粗糙度而丢失不超过10%的事件，初始LIGO将需要大约1*10^11次浮点运算（每秒浮点运算）用于数据分析以跟上数据采集。这比Owen在以前的工作中估计的要高出几倍，部分原因是改进了模板家族，部分原因是我们使用了更真实（更高）的采样率。增强型LIGO、GEO600和TAMA将需要与初始LIGO类似的计算能力。高级LIGO需要8*10^11次触发，VIRGO需要5*10^12次触发。如果模板是存储的，而不是根据需要生成的，则存储要求的范围从TAMA的1.5*10^11实数到VIRGO的6*10^14实数。我们还素描和讨论的算法，将模板的参数空间。
1998-08-27 gr-qc
A stochastic template bank for gravitational wave searches for precessing neutron-star--black-hole coalescence events
迄今为止，引力波的研究主要集中在非旋进系统上。包括旋进效应大大增加了要搜索的模板的数量。这导致计算成本的相应增加，并且可能增加实际搜索的误报率。另一方面，可能有一些天体物理系统完全被非进动搜索所遗漏。在本文中，我们考虑使用随机方法构建一个模板银行的问题，中子星-黑洞双星允许进动，但与限制的方向的总角动量的二进制指向检测器和中子星自旋是可以忽略不计的相对于黑洞。我们量化搜索所需的模板数量，并明确构建模板库。我们表明，尽管大量的模板，随机方法可以适应解决这个问题。我们量化了非旋进搜索可能错过信号的参数空间区域。
2017-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Implementing a semicoherent search for continuous gravitational waves using optimally-constructed template banks
对孤立的连续引力波进行全天观测是一项重大的数据分析挑战。半相干搜索方法通常用于有效地执行在LIGO和Virgo等引力波探测器的噪声数据中搜索这些弱信号的计算密集型任务。我们提出了一个新的实现的半相干搜索方法，编织，第一次充分利用参数空间度量生成银行的搜索模板在正确的分辨率，结合最佳的格子，以尽量减少所需的模板数量，因此搜索的计算成本。我们描述了实现编织和相关的设计选择，并描述其行为使用半分析模型。
2018-07-02 astro-ph.IM gr-qc
Template bank for sub solar mass compact binary mergers in the fourth observing run of Advanced LIGO, Advanced Virgo, and KAGRA
本文为 LIGO-Virgo-KAGRA 第四次观测运行构建了次太阳质量致密双星并合搜索模板库，通过改进几何流形算法支持极低组分质量，并用模拟信号验证了其搜索有效性。
2025-05-08 gr-qc
Generating optimal Gravitational-Wave template banks with metric-preserving autoencoders
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Institute for Advanced Study（普林斯顿高等研究院）；Princeton University（普林斯顿大学）
针对匹配滤波引力波模板库构建需求，本文提出保度量自编码器非线性降维方法，可在潜在空间均匀网格生成模板库，相较SVD方法所需维度更少，适用于多类物理研究场景。
2025-11-18 astro-ph.IM gr-qc
Efficient Gravitational Wave Template Bank Generation with Differentiable Waveforms
对来自紧凑双星合并的引力波的最灵敏的搜索管道使用匹配滤波器从来自引力波探测器的噪声数据流中提取信号。匹配滤波器搜索需要覆盖二进制系统的物理参数空间的模板波形库。不幸的是，模板库的构建可能是一项耗时的任务。在这里，我们提出了一种新的方法，有效地产生模板银行，利用自动微分计算参数空间度量。原则上，我们证明了自动微分可以准确计算目前在搜索管道中使用的波形的度量，同时计算成本低。此外，通过结合随机模板放置和蒙特卡罗方法来评估当前覆盖的参数空间的分数，我们表明，可以快速生成用于频域波形的搜索就绪模板库。最后，我们认为，微分波形提供了一条途径，以加速随机布局算法。我们将所有的方法都实现到一个基于diffbank框架的易于使用的Python包中，以允许社区轻松地利用可区分的波形进行未来的搜索。
2022-11-30 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A geometric template bank for the detection of spinning low-mass compact binaries with moderate orbital eccentricity
针对准圆形模板库漏检中等偏心率旋转BNS/NSBH信号的问题，本文基于TaylorF2Ecc和全局平坦度量构建首个纳入质量、自旋与偏心率的几何模板库，将漏检率降至6%以下。
2025-02-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Stochastic template banks for GW searches using low-discrepancy sequences
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
研究致密双星并合引力波搜索中随机模板库覆盖问题，提出用低差异序列构建随机模板库，可减少提议点数量，降低内存使用和簿记工作，为引力波搜索的随机模板库生成提供简单可扩展改进。
2026-10-07 astro-ph.CO gr-qc physics.comp-ph
Template Banks for Binary black hole searches with Numerical Relativity waveforms
高级激光干涉仪引力波天文台和高级室女座预计将探测到来自合并的恒星质量黑洞双星的引力波。检测搜索通过使用一组波形模板对检测器数据进行匹配滤波来操作。传统上，BBH的模板库是从中间分析波形模型构建的，这些模型是针对数值相关性模拟进行校准的，并且可以针对BBH参数的任何选择进行评估。本文探讨了一种替代传统的方法，即直接从数值BBH模拟的模板银行的建设。使用非旋转BBH系统作为一个例子，我们演示了哪些区域的质量参数平面可以覆盖现有的数值BBH波形。我们估计所需的数量和所需的长度的BBH模拟，以覆盖整个非旋转BBH参数平面的质量比10，从而说明我们的方法可以用来指导未来的数值模拟的参数放置。我们推导出的误差范围是独立的分析波形模型，因此，我们的形式主义可以用来独立测试这种波形模型的准确性。由此产生的模板银行适用于先进的LIGO搜索。
2013-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A product template bank to search for compact binary coalescences microlensed by isolated point mass lenses
Inter University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学天体物理与天文中心）
研究被孤立点质量透镜微透镜化的致密双星并合引力波，提出构建乘积模板库方法，利用几何光学近似和放大因子相位计算度量元素，增加时间延迟和相对放大率参数，构建约4000个模板库，有效减少失配，与最小匹配标准一致。
2026-07-24 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Template bank to search for exotic gravitational wave signals from astrophysical compact binaries
针对广义相对论(GR)模板库无法有效探测双中子星非GR信号的问题，提出一种结合三维晶格放置与随机方法的混合构建法，生成了约15倍于传统库的非GR模板库，有效提升了目标空间内非GR信号的探测能力。
2024-06-25 astro-ph.IM gr-qc
Implementing a search for gravitational waves from non-precessing, spinning binary black holes
用LIGO和Virgo从二元黑洞（BBH）中搜索引力波（GW）涉及到对一组代表性信号波形（模板库）进行匹配滤波数据，选择这些信号波形以尽可能少的模板波形覆盖感兴趣的整个信号空间。虽然分量黑洞可能具有显著的角动量（自旋），但之前对BBH的搜索仅使用两个分量自旋均为零的波形过滤了LIGO和Virgo数据。这导致信号的信噪比损失，而不是这种情况。结合最好的模板放置技术和波形模型，我们构建了一个模板库的GW信号从BBH与组件自旋$χ_{1,2}\in [-0.99, 0.99]$对准的轨道角动量，组件质量$m_{1,2}\in [2, 48]\,\mathrm{M}_\odot$，和总质量$M_\mathrm{total} \leq 50\,\mathrm{M}_\odot$。使用自旋效应的有效单体波形，我们表明，由于银行的离散性，这些信号的最大信噪比（SNR）的损失小于$3\%$，使用早期先进的LIGO噪声曲线。我们使用模拟先进的LIGO噪声来比较这个银行的敏感性，覆盖相同的参数空间的非旋转银行。在这样做时，我们考虑改进的SNR和基于信号的否决之间的竞争效应，以及由于覆盖更大的参数空间而导致的对齐自旋库的错误警报率的增加。我们发现，对齐的自旋银行可以是一个因素$1.3$ - $5$更敏感的比一个非自旋银行BBH无量纲自旋$> +0.6$和组件质量$\gtrsim 20\,\mathrm{…
2016-03-31 gr-qc
A template bank for gravitational waveforms from coalescing binary black holes: non-spinning binaries
利用广义相对论中的近似/微扰技术，可以精确地模拟出双星黑洞并合过程中的内旋和衰荡阶段的引力波形。数值相对论的最新进展使我们能够模拟二元黑洞合并问题的非微扰合并阶段。这使我们能够\emph{coherently}搜索的所有三个阶段的非旋转的双黑洞合并使用一个单一的模板银行。以我们的动机，从这些结果，我们提出了一个家庭的模板波形，可以模拟的inspiral，合并，和环下阶段的非自旋二进制黑洞，遵循准圆形inspiral的合并。这个二维模板家庭明确参数化的二进制的物理参数。我们证明了该模板族不仅是探测黑洞并合信号的\emph{effectual}，而且是估计双星参数的\emph{faithful}。我们比较的灵敏度搜索（在不同的地面干涉仪的背景下）使用所有三个阶段的黑洞合并与其他基于模板的搜索，分别寻找个别阶段。我们发现，所提出的搜索是显着更敏感的比其他基于模板的搜索大量的质量范围内，潜在地带来显着的改善事件率的地面干涉仪。作为这项工作的一部分，我们还规定了一个一般的程序来构建内插模板银行使用非旋转的黑洞波形产生的数值相对论。
2009-05-11 astro-ph gr-qc
Template Bank for Compact Binary Coalescence Searches in Gravitational Wave Data: A General Geometric Placement Algorithm
本文介绍了一种在引力波干涉仪数据中寻找致密双星合并的模板波形的算法。我们利用了二进制参数的频域波形的振幅和展开相位的平滑依赖性。我们组波形具有相似的幅度配置文件和执行奇异值分解的相位配置文件，以获得一个正交基的相位函数。前导基函数跨越低维线性空间，其中任何物理波形的展开相位都很好地近似。最佳模板放置由线性系数空间中的规则网格给出。该算法适用于任何频域波形模型和探测器灵敏度曲线。它在计算上是高效的，并且需要很少的调整。应用该方法，我们构造了一组适用于在LIGO-Virgo数据中搜索自旋对齐的双星中子星、中子星-黑洞和双星黑洞合并的模板库。
2019-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A binary tree approach to template placement for searches for gravitational waves from compact binary mergers
我们展示了一种新的几何方法快速模板放置搜索引力波的螺旋，合并和环缩的紧凑的双星。该方法是基于一个二叉树分解的模板银行参数空间成非重叠的超立方体。我们使用一个数值近似的信号重叠度量在每个超立方体的中心，以估计覆盖超立方体所需的模板的数量，并确定是否进一步分裂超立方体。只要给定立方体中的预期模板数量大于给定阈值，我们就根据度量沿其最长边分割立方体。当一个给定的超立方体中的模板的预期数量下降到这个阈值以下时，分裂停止，并将一个模板放置在超立方体的中心。使用这种方法，我们产生对准自旋模板银行覆盖的质量范围适合高级LIGO数据的搜索。对准自旋库需要约24 CPU小时，并产生200万个模板。在一般情况下，我们发现，其他方法，即随机放置，产生更严格的有界损失波形之间的匹配，与波形之间的最小匹配需要约两倍的模板与我们提出的算法。尽管我们注意到平均匹配更高，这将导致更高的检测效率。我们的主要动机是不严格减少模板的数量与此算法，而是要产生一个银行有用的几何性质的物理参数空间坐标。这些性质对于总体建模和参数估计是有用的。
2022-09-22 astro-ph.IM gr-qc
Accounting for Tidal Deformability in Binary Neutron Star Template Banks
本文提出构建双中子星引力波模板库的新方法，将潮汐形变度纳入搜索参数，并采用受质量和GW170817状态方程约束的物理先验，把额外模板占比由33%降至8.2%。
2025-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Random projections in gravitational-wave searches from compact binaries II: efficient reconstruction of the detection statistic
诸如GstLAL的低延迟引力波搜索流水线利用经由奇异值分解（SVD）的模板矩阵的低秩因式分解。随着先进的LIGO和Virgo探测器在探测器带宽和灵敏度方面的前所未有的改进，人们预计模板库的大小将增加几个数量级。这对分解巨大的模板矩阵提出了巨大的计算挑战。之前，[在Kulkarni等人[6]中，我们引入了基于随机投影（RP）的矩阵分解的想法，作为SVD的计算可行替代方案，适用于大型模板库。这篇后续论文演示了在预设的SNR平均分数损失下计算低秩因子分解的分块随机矩阵因子分解（RMF）算法的应用。这种新的方案被证明是更有效的上下文中的LLOID框架的GstLAL搜索管道。此外，众所周知，对于巨大的模板库，与过滤数据相比，搜索的总计算成本由重建检测统计量主导。然而，迄今为止，在现有的文献中，重建成本的优化还没有得到令人满意的解决。我们表明，它是可能的近似重建的时间序列的匹配滤波器检测统计的总成本的一小部分，使用匹配追踪算法。结合本文提出的两种算法可以更有效地处理涉及大模板库的在线搜索。我们已经详细分析了总计算成本，并提供了在参数空间的不同部分优化应用RMF方案的各种提示。本文中提出的算法设计在一个合适的方式，可以有效地实现了分布式计算体系结构。
2021-07-31 gr-qc
Searching for Galactic White Dwarf Binaries in Mock LISA Data using an F-Statistic Template Bank
我们描述了一个F统计搜索连续引力波从银河系白矮星双星模拟LISA数据。我们的搜索方法采用了分层模板网格为基础的参数空间的探索。在第一阶段中，使用不同的模拟激光信号组合（称为TDI变量）在搜索中识别候选源。由于每个源在其真实的“多普勒参数”（固有频率和天空位置）附近生成主要最大值以及多普勒参数空间中的F统计量的许多次要最大值，因此对多个源的搜索需要区分真实信号和与其他“更响”信号相关联的次要最大值。我们的方法通过应用重合测试来拒绝在使用三个TDI变量中的每一个的搜索中在附近的参数空间位置处未找到的候选者。对于幸存的符合测试的信号，我们执行一个完全相干的搜索在一个细化的参数网格提供一个准确的参数估计的最终候选人。经过适当调整，管道能够提取1989个真实信号，只有5个假警报。刚性绝热近似的使用允许恢复的信号参数与统计预期的误差相当，虽然仍然有一些系统的过剩相对于从高斯噪声预期的统计误差。一个实验性的迭代管道，七轮信号减法和残差的重新分析，使我们能够增加信号的数量恢复到3419与29个假警报。
2010-01-07 gr-qc
Metrics for multi-detector template placement in searches for short-duration nonprecessing inspiral gravitational-wave signals
使用家庭的多检测器F-统计度量短时间内，nonprecessing inspiral信号，我们推导出一个边缘化的度量，是直接适用于生成模板银行重合和相干多检测器搜索引力波的问题。该度量与其他平均度量进行比较，例如针对与来自旋转中子星的连续信号相关联的搜索的情况提出的度量。我们展示了如何四维度量可以分为两个二维度量与天空和质量参数子空间，允许创建单独的模板银行为这些子空间。最后，我们提出了一种算法，用于计算与一致和相干多探测器有针对性的或全天空搜索短时间，非旋进螺旋引力波信号的质量空间度量。
2013-07-16 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Learning Approximate Isometric Embeddings for Efficient Template Placement
Nikhef, National Institute for Nuclear Physics and High-Energy Physics（荷兰国家核物理与高能物理研究所）；CAISR Health, Halmstad University（哈尔姆斯塔德大学）；Institute for Gravitational and Subatomic Physics (GRASP), Utrecht University（乌得勒支大学引力与亚原子物理研究所）；University of Massachusetts Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
本文提出 isobank，一种归一化流学习近似等距嵌入，在引力波模板放置中，以更少模板实现高覆盖率，提高效率。
2026-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Template banks to search for low-mass binary black holes in advanced gravitational-wave detectors
对于激光干涉引力波天文台（LIGO）及其国际合作伙伴Virgo和KAGRA来说，合并的双黑洞（BBH）是最有可能的来源。BBH的最佳搜索需要信号模型的精确波形和覆盖感兴趣的质量空间的有效模板库。我们调查的能力，二阶后牛顿泰勒F2六边形模板放置度量构建一个有效的模板银行，如果使用的模板波形是有效的一个机构的波形调谐到数值相关性（EOBNRv 2）。我们发现，通过结合现有的泰勒F2布局度量与EOBNRv 2波形，我们可以构建一个有效的搜索BBH的组件质量范围内的3 Msolar <= m_1，m_2 <= 25 Msolar。我们还表明，（计算成本较低）泰勒F2后牛顿波形可以用来代替EOBNRv 2波形时，M <~ 11.4 Msolar。最后，我们调查的影响，而不是占主导地位的l = m = 2模式BBH搜索模式。我们发现，对于（m_1/m_2）<= 1.68或倾角为：i <= 0.31或i>= 2.68弧度的系统，由于忽略模板波形中l = m = 2以外的模式，总的可能信噪比没有显著损失。对于在空间体积中均匀分布的源群体，在分量质量空间的整个采样区域上，检测率的损失（在倾斜角和天空位置/偏振角的均匀分布上平均）保持在~ 11%以下。对于具有高质量比\textit{and} 0.31 <= i <= 2.68的双星，在Advanced LIGO中，包括高阶模式可以将信噪比增加多达8%…
2013-03-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Improving the background estimation technique in the GstLAL inspiral pipeline with the time-reversed template bank
背景估计对于确定引力波事件的统计意义是重要的。目前，使用将应变数据与任何潜在信号隔离的估计技术从应变数据数字地构建背景模型。然而，随着对引力波信号的观测变得频繁，这种隔离的有效性将降低。当信号泄漏到背景模型中时，就会发生污染。在这项工作中，我们展示了一种改进的背景估计技术的搜索引力波（GW）从二进制中子星合并的时间反演建模GW波形。我们发现，新方法可以鲁棒地避免信号污染，信号率约为每20秒1次，并在存在信号的情况下保持干净的背景模型。
2020-09-07 astro-ph.IM gr-qc
New approach to template banks of gravitational waves with higher harmonics: Reducing matched-filtering cost by over an order of magnitude
Institute for Advanced Study（高等研究院）；University of California at Santa Barbara（加州大学圣巴巴拉分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
提出一种分离存储并单独滤波高次谐波模板的新策略，结合后牛顿公式与机器学习建模波形，将引力波搜索的匹配滤波成本降低至纯四极搜索的约3倍，显著提升了搜索效率。
2024-10-17 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.AI
Random template placement and prior information
在信号检测问题中，人们通常面临的任务是在参数空间中搜索似然函数中指示信号存在的峰值。随机搜索已被证明是非常有效的，以及易于实现，例如，与沿参数空间中的规则网格的搜索相比。所搜索的信号的参数化形状的知识增加了参数空间的结构，即，通常存在需要密集搜索的区域，而在其它区域中，较粗略的搜索就足够了。另一方面，先验信息确定了搜索实际上有希望或可能无效的区域。定义特定的品质因数允许结合模板度量和先验分布，并在参数空间上设计最佳采样方案。我们给出了一个例子，有关的引力波信号从一个双inspiral事件。这里的模板度量和先验信息是特别矛盾的，因为来自低质量系统的信号容忍参数空间中的最小失配，而高质量系统的可能性要大得多，因为它们意味着更大的信噪比（SNR），因此可以检测到更大的距离。推导出的采样策略中实现的马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）算法，它提高了收敛性。
2009-12-07 gr-qc physics.data-an
Interpolation in waveform space: enhancing the accuracy of gravitational waveform families using numerical relativity
在引力波天线数据中识别致密天体合并的匹配滤波包括将数据流与一组模板引力波形进行比较。典型地，模板库由现象学波形模型构造，因为这些可以针对物理参数的任意选择来评估。最近，已经提出，奇异值分解（SVD）可以用来减少检测所需的模板的数量。正如我们在这里所展示的，SVD的另一个好处是它从现象学模板中去除了偏差，同时相应地提高了它们表示从数值相关性（NR）模拟中获得的波形信号的能力。使用这些想法，我们提出了一种方法，校准减少SVD基础上的现象学波形对NR波形，以构建一个新的波形近似与原始的现象学模型相比，提高了准确性和忠实性。新的波形族通过插值NR波形的投影系数扩展到约化基上的数值计算给出，并提供了一个增强唯象模型的通用方案。
2012-11-29 gr-qc
Reducing the number of templates for aligned-spin compact binary coalescence gravitational wave searches using metric-agnostic template nudging
有效的多维模板放置是计算密集型匹配滤波搜索引力波（GWs）的关键。在这里，我们实现了相邻细胞算法（NCA），以提高现有的紧凑型二进制聚结（CBC）模板库的检测量。该算法已成功地应用于费米卫星数据中的二进制毫秒脉冲星搜索。它将模板从过密区域重新定位到欠密区域，并减少了随机方法实现相同检测体积所需的模板数量。我们的方法很容易推广到其他CBC参数空间。在这里，我们将这种方法应用到对齐-单自旋中子星-黑洞双星合并inspiral-merge-ringdown引力波参数空间。我们表明，模板nudging算法可以达到等效的效果的随机方法与12%的模板减少。
2018-01-31 gr-qc
How Many Templates for GW Chirp Detection? The Minimal-Match Issue Revisited
在最近的一篇论文中，我们介绍了一个准确的表示，无信号的累积分布的上确界的整个相关器银行的极大似然检测的引力波啁啾从合并的双星未知参数。这个结果可以被用来推导出一个细化的估计的模板的数量产生检测器的性能（在那些潜在的可检测的丢失的信号）和计算负担之间的最佳权衡。
2004-04-24 gr-qc
