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 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
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
Time-domain inspiral templates for spinning compact binaries in quasi-circular orbits
提出了一种计算沿准圆轨道旋转的致密双星的时域引力波（GW）偏振态的方法。我们调用轨道角动量${\bf L}$而不是它的牛顿对应物${\bf L_{\rm N}}$来描述的轨道和两个自旋矢量是自由指定的源帧与总角动量的初始方向。我们讨论了我们的方法的各种影响。
2015-06-09 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
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
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$\gtrsim 20\,\mathrm{…
2016-03-31 gr-qc
Building a stochastic template bank for detecting massive black hole binaries
两个大质量黑洞的合并是LISA最强和最有希望的来源。事实上，从螺旋和合并的末端发出的引力信号将在整个宇宙中被探测到。本文描述了从大质量黑洞双星中分层搜索引力波信号的第一步。它是基于常规用于地基引力波天文学的方法，通过模板库过滤数据。然而，我们使用一种新的基于蒙特卡罗（随机）的方法在参数空间中放置一个网格，我们使用的可能性最大化的分析超过一些参数，称为F-统计，作为检测统计。我们建立了一个粗模板库来检测引力波信号并进行初步的参数估计。将使用Metropolis-Hasting随机搜索跟踪最佳候选人，以细化参数估计。我们通过将其应用于模拟LISA数据挑战1B（训练数据集）来展示该方法的性能。
2008-01-26 gr-qc
An effectual template bank for the detection of gravitational waves from inspiralling compact binaries with generic spins
我们报道了一个三维模板库的建设，从旋转致密天体组成的吸气双星的引力波的搜索。参数空间由两个描述质量参数的维度和一个描述波形中长期（非旋进）自旋效应的“约化自旋”参数组成。模板放置是基于一个有效的随机算法，并利用半解析计算的参数空间中的度量。我们表明，“低质量”（$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
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
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
A quasi-physical family of gravity-wave templates for precessing binaries of spinning compact objects: Application to double-spin precessing binaries
由两个质量相当的旋转致密天体组成的进动双星在绝热螺旋过程中发射的引力波形，在后牛顿近似下进行评估，可以通过将两个自旋之一设置为零而获得的波形相当准确地再现，至少对于地基引力波干涉仪的检测来说。本文提出用这种准物理的单自旋模板族搜索双自旋进动双星发射的信号，发现它对[3，15]Msun × [3，15]Msun中的源质量（m1，m2）的信号匹配性能是令人满意的。对于这个质量范围，使用LIGO-I设计灵敏度，我们估计产生0.97的最小匹配所需的模板数量约为320，000。我们还讨论了单自旋模板族可以用来估计原始双自旋进动双星的参数的精度。
2006-07-26 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
Compact binary waveform recovery from the cross-correlated data of two detectors by matched filtering with spinning templates
我们调查是否恢复的机会，通过匹配滤波与随机选择的旋转波形产生的LAL包的L1和H1 LIGO探测器的模拟输出的互相关，提高了高度旋转的波形。我们发现，一个适当定义的相关重叠提高了质量的估计，并提高了自旋角的恢复。
2010-05-12 astro-ph.CO 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
Time-domain inspiral templates for spinning compact binaries in quasi-circular orbits described by their orbital angular momenta
提出了一种计算沿准圆轨道旋转的致密双星的时域引力波（GW）偏振态的方法。我们调用轨道角动量$\vek L$，而不是它的牛顿对应物$\vek L_{\rm N}$来描述的双轨道，而两个自旋矢量是自由指定的惯性系与初始方向的总角动量。我们表明，使用$\vek L$来描述的轨道导致额外的1.5PN阶振幅贡献的两个GW的偏振态相比，基于$\vek L_{\rm N}$的方法，并讨论我们的方法的一些影响。此外，我们提供了一个合理的处方GW相位的基础上，一些理论的考虑，这可能被视为自然的圆形限制GW相位的自旋紧凑型双星在吸气偏心轨道[Gopakumar A和Sch{ä}fer G 2011 { \em物理修订D} { \bf 84} 124007]。
2014-02-07 gr-qc
Cover art: issues in the metric-guided and metric-less placement of random and stochastic template banks
信号模板在源参数空间中的有效位置是对模型化引力波源进行穷举匹配滤波搜索的关键条件。不幸的是，目前的布局算法的基础上定期参数空间网格是很难推广到简单的信号模型与几个参数。不同的作者建议，一个通用的，灵活的，但有效的替代方案，可以在随机布局策略，如随机布局和随机布局，增强随机布局，选择性地拒绝模板太接近别人。在这篇文章中，我们将探讨随机放置的几个理论和实际问题：所产生的模板银行的大小和性能;参数空间边界的影响;使用准随机（自我避免）的数字序列;最重要的是，这些算法的实现在弯曲的信号流形与不使用黎曼信号度量，这可能是很难获得的。具体来说，我们展示了如何度量可以替换为一个离散的基于三角剖分表示的局部几何。我们认为，广泛的随机布局算法提供了一个很有前途的答案，许多搜索问题，但具体的选择方案及其实施细节，仍需要分别为每个问题进行微调。
2010-01-14 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
Recovering a spinning inspiralling compact binary waveform immersed in LIGO-like noise with spinning templates
我们通过对LAL软件包生成的10^6个随机选择的自旋波形进行匹配滤波，研究了沉浸在LIGO S5类噪声中的高自旋波形的恢复机会。虽然致密双星的质量可以很好地恢复（稍微高估），但对于自旋来说，情况并非如此。我们在时域和频域都显示出最佳的拟合匹配。这些包含了信号的一些旋转特征，但远低于识别系统的天体物理参数所需的特征。匹配方法的改进是必要的，尽管由于噪声信号可能是困难的。
2010-05-12 astro-ph.CO 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
Detection and Parameter Estimation of Gravitational Waves from Compact Binary Inspirals with Analytical Double-Precessing Templates
我们研究了各种分析频域模板的性能，用于探测和参数估计的引力波从自旋进动，准圆形，紧凑的二进制inspirals。我们首先评估在何种程度上非自旋，自旋对齐，和新的（分析，频域，小自旋）双旋频域模板可用于检测信号从这样的系统。对于高于$0.2$的有效无量纲自旋值，使用非自旋或自旋对齐模板进行检测将导致所有事件中最多损失$30%$，而在双进动模型的情况下，这永远不会超过$6%$。此外，即使对于来自具有小自旋的系统的信号，非自旋和自旋对准模板也会在提取的质量和自旋中引入较大的偏差。使用编码自旋诱导的进动效应的模型，例如双进动模型，将质量和自旋提取提高了一个数量级。如果人们希望从引力波信号中提取最大量的信息，那么自旋-轨道相互作用中编码的附加信息是无价的。
2014-05-14 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
Matched Filtering of Numerical Relativity Templates of Spinning Binary Black Holes
在数值相对论中，双黑洞问题的解决已经取得了巨大的进展。数值相对论产生的波形将在引力波探测中发挥作用，既可以作为分析模板库的试验台，也可以作为模板库本身。随着数值相对论探索的参数空间的扩大，量化每个参数对引力波探测以及对引力波源参数估计的影响的重要性也在增加。有鉴于此，我们提出了一个研究等质量，自旋双星黑洞的演化，通过匹配滤波技术通常用于数据分析。我们研究了两个数值波形之间的匹配如何随数值分辨率、黑洞的初始角动量以及源与探测器之间的倾角而变化。由于自旋黑洞双星是轴向的，并且在合并前的波形只包含大约两个半轨道，这一研究受到了限制。我们发现，为了检测的目的，旋转的黑洞除了主模式，需要包括更高的谐波，一个条件，变得更加重要的黑洞自旋增加。此外，我们进行了初步的调查如何以及固定的自旋和倾斜角的模板可以检测任意自旋和倾斜的轴向情况下，在这里考虑的目标模板。
2007-05-27 astro-ph 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
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
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
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
Gravitational wave data analysis implications of TaylorEt inspiral approximants for ground-based detectors: the non-spinning case
最近提出了一类新的限制性后牛顿精确波形，称为泰勒近似，用于从具有任意质量比的非旋转致密双星中搜索引力波（GW）信号。我们进行了详细的拟合因子（FF）的研究，以探讨如果泰勒Et（3.5PN）信号的非旋转可比质量的紧凑型双星可以有效地和忠实地搜索与泰勒T1，泰勒T4，泰勒F2（3.5PN）模板LIGO，先进的LIGO和处女座干涉仪。我们观察到，一个很好的比例的模板，这是通过选择TaylorT 1，TaylorT 4，和TaylorF 2（3.5PN）的家庭，有FF <~ 0.97和相当大的偏差，估计总质量对基准TaylorEt（3.5PN）信号的等质量系统。这两种观察都可能影响信号的可检测性。质量比为三分之一或四分之一的泰勒Et（3.5PN）信号相对于那些相同的模板库产生高FF，但是以在它们的总质量和对称质量比的估计值中引起大的系统误差为代价。一般而言，发现随着吸气系统的总质量增加，上述模板相对于TaylorEt信号越来越{ \it不忠实}。我们还观察到，估计质量的偏差量随检测器的（噪声功率谱密度）而变化。这可能是多检测器搜索的一些问题，多检测器搜索检查其数据中并发触发器的估计质量的一致性。（节录）
2012-02-28 gr-qc
Mother templates for gravitational wave chirps
在引力波干涉仪数据中搜索双星黑洞和中子星所使用的模板必须在线计算，因为模板库的计算存储和检索成本太昂贵。传统的无量纲变量$T=(c^3/Gm)t,$（其中$m$是双星的总质量）在时域中，而不那么传统的速度类变量$v=(πGm f)^{1/3}$在傅立叶域中，使得波的定相与系统的总质量无关，从而能够构造仅取决于黑洞双星质量比的{ \it母模板}。在模板库中使用这样的母模板将使计算成本降低高达10倍，并使存储节省100倍。
2000-10-11 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
Detecting gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects. II. Search implementation for low-mass binaries
检测模板族（DTFs）的建立，以捕捉真正的重力波形的基本特征，使用一个小的唯象波形参数集。Buonanno，Chen和Vallisneri [Phys. Rev. D 67，104025（2003）]提出了“BCV 2”DTF，用于对来自紧凑恒星天体的进动双星的信号进行计算有效的搜索。在这里，我们测试的BCV 2 DTF的信号匹配性能的非对称的质量比的二进制文件，特别是双黑洞二进制文件的组件质量（m1，m2）：（6~ 12 Msun，1~ 3 Msun），和黑洞中子星二进制文件的组件质量（m1，m2）=（10 Msun，1.4 Msun），我们采取所有的黑洞最大自旋。我们发现一个令人满意的信号匹配性能，拟合因子平均在0.94和0.98之间。我们还范围出的区域的BCV 2参数需要基于模板的搜索，我们评估的模板匹配度量，我们讨论了模板放置策略，我们估计的模板数量需要在LIGO设计的灵敏度搜索。此外，在获得更多的洞察力的自旋-轨道进动的动力学，我们提出了一个修改的BCV 2 DTF的参数化的物理（而不是唯象）参数。我们测试了这个修改后的“BCV 2 P”DTF（10 Msun，1.4Msun）黑洞-中子星系统，发现与BCV 2 DTF相当的信号匹配性能，以及对目标二元量（如啁啾质量和张开角（黑洞自旋和轨道角动量之间的角度））的可靠参数估计能力。
2005-08-16 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
Toward faithful templates for non-spinning binary black holes using the effective-one-body approach
本文给出了两个非自旋黑洞的非偏心系统并合过程中引力辐射波形的精确近似。利用最近的数值相对论模拟和自然的灵活性的有效单体（EOB）模型的信息，我们扩展了后者，使其能够成功地匹配的数值相对论波形在最后阶段的螺旋，合并和衰荡。这里的“成功”是指在衰荡阶段结束时，相位差小于引力波周期的8%，仅在到达时间和初始阶段达到最大值。我们通过简单地在EOB径向势中添加4-post-Newton阶校正并通过施加质量比m1/m2 = 1，3/2，2和4的数值波形的高匹配性能来确定（常数）系数来获得这个结果，m1和m2是单个黑洞质量。最后的黑洞质量和自旋的数值模拟预测被用来确定衰荡频率和衰减时间的三个准正常模式的阻尼正弦曲线，附加到EOB inspiral-（暴跌）波形在EOB光环。EOB波形可能会被测试，并进一步改进，在未来的比较非常长和准确的螺旋数值相关波形。他们可能已经被用于相干搜索和参数估计的引力波发射的非旋转合并的双黑洞与地面激光干涉仪探测器。
2008-01-04 gr-qc
A physical template family for gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects: Application to single-spin binaries
由旋转致密天体的进动双星发射的引力波（GW）的检测是复杂的，需要大量的参数（如自旋的幅度和初始方向，以及双星相对于检测器的位置和方向）来精确地模拟GW信号的进动诱导调制。在本文中，我们描述了一种快速匹配滤波搜索方案的旋进二进制，我们采用的物理模板家庭提出的Buonanno，陈，和Vallisneri [物理。Rev。D 67，104025（2003）]地基干涉仪。这个系列提供了基本上精确的波形，直接用物理参数写出来，用于具有单个显著自旋的双星，并且观察到的GW信号在绝热螺旋上升阶段发射（对于LIGO-I和VIRGO，这对应于总质量M <15 Msun）。我们展示了如何在所有参数上自动最大化检测统计量（包括双星相对于探测器的位置和方向），除了四个（两个质量、单个自旋的大小以及自旋与轨道角动量之间的张角），因此搜索中使用的模板库仅为四维;该技术也与使用星载探测器LISA从极端质量比的螺旋和超大质量黑洞螺旋中搜索GW有关。利用LIGO-I的设计灵敏度，我们计算了10^（-3）/年的虚警概率所需的探测阈值（~10），以及0.97的最小匹配所需的模板数量（~ 76，000），质量范围（m1，m2）=[7，12]Msun*[1，3]Msun。
2006-07-26 gr-qc
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
Systematic errors in measuring parameters of non-spinning compact binary coalescences with post-Newtonian templates
我们研究的天体物理影响的重力波形的不准确和不完整的建模从紧凑的二元聚结（CBCs）。我们这样做的匹配滤波的完整的吸气合并振铃（IMR）信号与银行的吸气相位模板建模后的3.5后牛顿泰勒T1近似。选择模板的基本原理有三个方面：（1）现象学信号的螺旋相位，这是完整IMR信号的一个例子，在相同的泰勒T1近似上建模。(2)在低质量的限制，合并和衰荡阶段的持续时间比inspiral阶段短得多，误差应该趋于消失的小值，因此，提供了一个重要的检查我们的模拟数值方面。(3)由于双星黑洞（BBH）的信号还不知道质量比超过10，因为来自涉及中子星的CBCs的信号受到其状态方程知识的不确定性的影响，螺旋模板仍然在使用中搜索这些信号。从我们的数值模拟的结果进行了比较与分析计算的系统误差使用的Fisher矩阵的模板参数空间。我们发现，即使对于组分质量为m1 = 13 M \odot和m2 = 20 M \odot的双黑洞，信噪比（SNR）的损失也可以高达60%.此外，同一对的估计总质量可能会偏离20%。这两种情况对于一些更高质量的组合来说都更糟。甚至对称质量比η的估计在这个例子中也有近20%的误差，并且在这里研究的质量范围内可能比50%更差。这些误差显著地支配它们的统计对应物（在标称SNR为10时）。然而，可以通过允许具有非物理值η的模板来减轻SNR的损失。
2012-07-13 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
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
Addressing the spin question in gravitational-wave searches: Waveform templates for inspiralling compact binaries with nonprecessing spins
本文提出了一个后牛顿（PN）模板家庭的引力波形从吸入紧凑的双星与非旋进的自旋，其中的自旋效应是由一个单一的“约化自旋”参数。这个模板族，它重新参数化的所有自旋相关的PN条款的首阶（1.5 PN）自旋轨道耦合项\emph{in an approximate way}，有很高的重叠（拟合因子> 0.99）与非旋进双星与任意质量比和自旋。我们还证明了这个模板族对于相当大一部分质量相当的自旋双星（m_2/m_1 <~ 10）的探测是“有效的”，为从自旋低质量双星中寻找引力波（GW）提供了一种有吸引力和可行的方法。我们还指出，在相当质量（m_1 ~= m_2）区域，相位演化中的长期（非振荡）自旋相关效应（非旋进模板考虑到的）比旋进的振荡效应更重要。因此，与非旋进旋转模板相比，非旋转模板的有效性在这种情况下特别差。对于高级LIGO观测到的双星中子星，即使是中等自旋（L。S/m^2 ~= 0.015 - 0.1）将导致与非纺丝模板相当大的失配（~ 3% - 25%）。这与中子星自旋可能与GW探测无关的预期相反。
2011-09-12 astro-ph.HE 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
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
