In Situ Interferometric Spatial Mapping Of A Microwave Kinetic Inductance Detector Array
California Institute of Technology（加州理工学院）；Jet Propulsion Laboratory（喷气推进实验室）；Goddard Space Flight Center（戈达德太空飞行中心）；University of Washington St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
本文提出了一种在暗室环境下对微波动能电感探测器阵列进行空间映射的方法。利用低温干涉仪反射模式，通过探测器共振信号的相位变化来确定其物理位置，适用于像素间距减小的天文观测需求。
2026-04-14 astro-ph.IM
Advances in the Development of Mid-Infrared Integrated Devices for Interferometric Arrays
本文介绍了恒星干涉测量中红外集成光学的发展情况。该器件是通过激光写入技术在硫系玻璃上制作的。并对实验室特性进行了报道和分析。
2012-07-19 astro-ph.IM physics.optics
Over-resolution of compact sources in interferometric observations
我们回顾了干涉观测中源尺寸的影响，并重点讨论了非常紧凑的源的情况。如果一个源是非常紧凑和/或弱（所以它是不可能的，以检测签名的源结构中的vibrium），我们描述了一个测试的假设，可以用来设置一个强大的上限的大小源。我们还估计了其结构仍然可以被干涉仪检测到的源的最小可能尺寸（即，干涉仪的最大理论超分辨率功率），这取决于总的观测时间、阵列分布的紧凑性和接收器的灵敏度。因此，取决于观测频率，即将到来的超灵敏阵列（如平方公里阵列（SKA））的超分辨率能力可能使我们能够在角度尺度下研究源的细节，直到几个微as。
2012-03-09 astro-ph.IM
Development Toward a Ground-Based Interferometric Phased Array for Radio Detection of High Energy Neutrinos
用于探测高能中微子的冰中无线电干涉相控阵技术寻找在大量冰川冰中相互作用的中微子的Askaryan发射，并且正在开发作为在高能量下实现低能量阈值和大有效体积的一种方式。该技术基于对来自多个天线的脉冲Askaryan信号进行相干求和，这增加了弱信号的信噪比。我们在这里报告的测量和模拟附近的天线，脉冲信号的波束形成之间的热噪声相关性，并通过相控阵技术的触发效率的预期改善的测量。我们还讨论了噪声环境中观察到的模拟相控阵在首脑会议站，格陵兰岛，一个可能的网站的干涉相控阵无线电探测高能中微子。
2017-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
The RRAT Trap: Interferometric Localization of Radio Pulses from J0628+0909
本文首次对瞬变脉冲星J 0628 +0909进行了毫秒级射电瞬变的盲干涉探测和成像。我们发展了一种特殊的卡尔G. Jansky超大阵列（VLA）来产生相关数据产品（即，相关数据有效地在天空上产生数千个波束，这些波束可以在宽视场上定位任何地方的源。我们使用这种新的观测模式来寻找和成像来自旋转无线电瞬变（RRAT）J 0628 +0909的脉冲，将其定位提高了两个数量级。由于RRAT的位置只有大约知道第一次观察时，我们搜索瞬态使用宽场检测算法的基础上的双谱，干涉关闭量。在16分钟的观察中，该算法检测到一个与其标称位置大约1“的瞬态偏移;这使我们能够对RRAT进行成像，以1.6”的精度对其进行定位。利用RRAT位置的先验知识，相同数据的传统波束成形搜索发现两个较低有效性的脉冲。精确的RRAT位置排除了所有可能的多波长对应物，将其光学光度限制在L_i '<1.1 × 10^31 erg/s，并排除了它与年轻明亮的中子星的关联。
2012-08-30 astro-ph.GA astro-ph.IM
Expected performance of interferometric air-shower measurements with radio antennas
广泛的空气簇射的无线电发射的干涉测量允许重建宇宙射线的属性。最近的一项模拟研究与理想化的探测器承诺测量的淋浴最大值$X_\mathrm{max}$的深度，精度优于10 $\,$ g $\,$ cm $^{-2}$。在这方面的贡献，我们评估潜在的干涉$X_\mathrm{max}$测量（模拟）倾斜的空气淋浴与现实的尺寸，稀疏的天线阵列。我们占个别天线之间的不完美的时间同步，并详细研究其相互依赖的天线密度。我们发现天线的多重性（每个事件）和最大可接受的不准确性在个别天线的时间同步之间的强相关性。从这一结果，可以得出的先决条件，为应用干涉测量的天线阵列的设计。对于在30 $\,$ MHz至80 $\,$ MHz的常用频带内以精确到1 $\,$ ns的时间同步记录的数据，需要$\gtrsim 50$的天线多重性来实现具有20 $\,$ g $\,$ cm $^{-2}$的精确度的$X_\mathrm{max}$重建。这种多样性是通过测量具有天顶距$θ\geq 77.5^\circ$的倾斜空气簇射和1 $\,$ km间隔的天线阵列来实现的，而具有天顶距$θ\leq 40^\circ$的垂直空气簇射需要低于100 $\,$ m的天线间隔。此外，我们发现在$X_\mathrm{max}$分辨率应用干涉重建测量在更高的频率，即，高达几百MHz。
2021-10-11 astro-ph.IM
Kernel Methods for Interferometric Imaging
本文提出基于核方法的干涉成像算法 KRISP，可在稀疏阵列、无调参和无先验训练条件下高保真重建 Fourier 图。
2024-12-02 astro-ph.IM
Multi-spectral piston sensor for co-phasing giant segmented mirrors and multi-aperture interferometric arrays
本文介绍了一种适用于未来极大望远镜（ELT）同相巨型分块镜的多光谱活塞传感器的光学设计。详细描述了传感器的一般理论，并进行了数值模拟，表明直接活塞和倾斜测量分别接近20 nm和10纳米弧度的精度是可行的。这些值与共相位要求是一致的，尽管该方法似乎受到未校正的大气视宁度的干扰
2009-08-27 astro-ph.IM physics.optics
A Formalism for Calibrating the Instrumental Polarization of Radio Interferometric Arrays at Meter Wavelengths using Unpolarized Sky: A Demonstration using the MWA Observations
本文提出一种利用非偏振天空模型校准米波段射电干涉阵列仪器偏振的新形式化方法，通过主波束引起的表观偏振避免依赖明亮偏振校准源且不受电离层法拉第旋转影响，并用MWA观测验证了其准确性。
2025-05-06 astro-ph.IM
Expected performance of air-shower measurements with the radio-interferometric technique
利用射电天线阵列进行干涉测量是天文学中一种强大且广泛使用的技术。最近，这项技术已被重新用于重建广泛的空气淋浴[1]。这种无线电干涉技术利用了数十亿次级簇射粒子发射的无线电发射的相干性来重建簇射参数，特别是簇射轴和簇射最大值$X_\mathrm{max}$的深度。先前用理想化检测器在模拟上证明的准确性是非常有希望的。在这篇文章中，我们评估的潜力，干涉$X_\mathrm{max}$测量使用（模拟）倾斜的空气淋浴稀疏的天线阵列在现实条件下。要确定的无线电干涉技术与各种天线阵列的应用的先决条件，在天线之间的时间同步和它的相互依赖性与天线密度的不准确性的影响进行了详细研究。我们发现天线多重性（每个事件）和最大可接受的时间抖动之间有很强的相关性，即，时间同步不准确。对于在30至80 MHz的常用频带中以精确到1 ns内的时间同步记录的数据，需要$> 50$的天线多重性以实现$σ_{X_\mathrm{max}} \lesssim 20$ g cm $^{-2}$的$X_\mathrm{max}$分辨率。对于以2 ns精度记录的数据，已经需要$\gtrsim 200$天线来实现该$X_\mathrm{max}$分辨率。此外，我们发现从在更高的观测频率下模拟的数据重建$X_\mathrm{max}$没有优势，即，高达几百MHz。最后，我们提供了一个概括我们的结果从非常倾斜的空气淋浴垂直的几何形状…
2021-02-26 astro-ph.IM
Redundant interferometric calibration as a complex optimization problem
观测红移21厘米线的时代，再电离最近激发了建设低频无线电阵列的高度冗余配置。这些配置提供了一种替代校准策略-“冗余校准”-并提高了特定空间尺度上的灵敏度。在本文中，我们制定冗余干涉阵列的校准作为一个复杂的优化问题。我们通过Levenberg-Marquardt算法解决这个优化问题。这种校准方法比当前算法对初始条件更鲁棒，并且通过利用近似矩阵求逆，允许进一步优化和有效实现（“冗余StEfCal”）。我们还研究了使用预处理共轭梯度法作为近似矩阵求逆的替代方法，但发现其计算性能与“冗余StEfCal”相比不具有竞争力。这个新算法的有效实现是公开的。
2018-02-09 astro-ph.IM
A multi-pixel beamformer using an interferometric array and its application towards localisations of newly discovered pulsars
我们已经开发了一种多像素波束形成器技术，它可以用于提高使用干涉阵列研究雷达的能力。使用巨型米波射电望远镜（GMRT），我们说明了这种有效的技术，它结合了增强的灵敏度的相干阵列波束形成器的宽视场的非相干阵列波束形成器的应用。利用记录的基带数据实现了多像素波束形成算法。通过本文中描述的多像素化的优化，现在可以实时形成16个定向光束。我们讨论了这种技术的一个特殊应用，在那里我们使用连续成像，然后使用多像素波束形成器，以获得新发现的毫秒星的精确位置与GMRT。通过单次观测测量的精确位置使得能够使用相干阵列波束形成器进行高灵敏度的后续研究，并在较高的射频和其他波长下进行快速跟踪。通常，这样精确的位置只能从长期的脉冲星计时计划中获得。多像素波束形成器技术也可用于在扩展的超新星遗迹中进行高灵敏度有针对性的脉冲星搜索。此外，该方法可以为使用多元阵的大规模脉冲星调查提供最佳性能。
2012-09-18 astro-ph.IM astro-ph.SR
Fresnel Interferometric Imager: ground-based prototype
菲涅尔干涉成像仪是一个天基天文望远镜项目，可产生毫弧秒角分辨率和高对比度图像，但制造限制不严格。这种光学概念涉及衍射聚焦和编队飞行：第一个“初级光学”空间模块装有一个大型二元菲涅尔阵列，第二个“聚焦模块”装有光学元件和聚焦仪器，可以进行色散校正。我们已经设计了一个缩小尺寸的菲涅耳干涉成像仪原型，并在我们的实验室进行了光学测试，以验证未来空间任务的概念。该原型的主要模块由一个正方形、边长8 cm、焦距23 m的菲涅尔阵列组成。聚焦组件由一个用作“场镜”的小型望远镜、一个用于消除色散的小型同相发散菲涅耳带透镜（FZL）和一个探测器组成。一个附加的模块准直各种形状，大小和动态范围的人造目标被成像。在本文中，我们描述了实验装置，不同的设计的初级菲涅尔阵列，和同相菲涅尔带透镜，实现严格的色彩校正。给出了双光源衍射极限性能和动态范围的定量测量。测试在可见光范围内进行，λ = 400 - 700 nm。此外，我们提出了基于菲涅耳传播的原型光学系统的计算机模拟，证实了光学测试。该数值工具已被用于模拟大孔径菲涅尔阵列，该阵列可被发送到直径为3至30 m的空间，预计从莱曼α（121 nm）到中IR。(25微米）。
2009-05-08 astro-ph.IM
On Identifiability and Estimability of Direction Dependent Calibration of Radio Interferometric Arrays
校准是任何射电天文仪器信号处理流程中的关键步骤。这一步骤所需的天空、电离层和仪器模型可能存在各种不完整性。在本文中，我们分析了几个重要的校准方法，忽略了现在的电离层。其目的是使用已建立的统计和信号处理工具，以提供一个通用的方法来评估仪器的校准。我们展示了目前流行的校准技术如何在他们的假设不同，并讨论了他们的理论共性。我们还研究了只使用基线的子集对校准的影响，并提供了理论方法来分析它可能引入的过量噪声和偏差。为了简化结果的物理解释，我们引入了一个新的信号处理模型，该模型能够模拟仪器方向相关的影响和频谱平滑的波束形成站内的个人接收器增益。通过推导Cramér-Rao界（CRB）研究了该模型的统计性质.最后，我们定义了一个数学框架的基础上使用的模型，这是通用的，可用于研究不同的仪器的仪器的校准。这些理论结果，然后使用数值模拟进行验证。
2019-02-07 astro-ph.IM
Fine-grained Distributed Averaging for Large-scale Radio Interferometric Measurement Sets
平方公里阵列（SKA）将是世界上最大的射电望远镜，最终收集面积超过1平方公里。然而，在其数据处理方面存在巨大挑战。利用现代分布式计算技术解决SKA中的海量数据处理问题是最重要的挑战之一。本文基于Dask分布计算框架，以可见性函数积分处理为例，采用多级并行的方法实现时间和通道上的分布式平均。Dask Array用于实现超大型矩阵或具有支持并行性的数组。为了最大限度地利用内存，我们进一步利用Dask提供的数据并行性，智能地将计算负载分布在计算机代理网络中，并具有内置的容错机制。所提出的模式的有效性也得到了验证，通过使用通用天文软件应用程序（CASA），其中我们分析了从不同分辨率的vitrium重建的图像上的拖尾效应。
2020-09-24 astro-ph.IM
Detection of fast radio transients with multiple stations: a case study using the Very Long Baseline Array
最近的研究揭示了一类重要的新的瞬态无线电现象，发生在亚毫秒的时间尺度。通常，临时调查的数据量太大，无法彻底存档。相反，在线自动系统必须消除脉冲干扰并实时检测候选事件。这项工作提出了一个案例研究，使用来自多个地理分布站的数据，同时进行干扰切除和瞬态检测。我们提出了几种算法，将去分散数据从多个站点，并报告实验与一个实时瞬态检测系统的甚长基线阵列（VLBA）。我们使用脉冲星B0329+54的观测数据对系统进行了测试。多站算法提高了检测单个脉冲的灵敏度。这些策略可以提高下一代地理分布阵列的检测性能，如澳大利亚平方公里阵列探路者和平方公里阵列。
2011-04-26 astro-ph.IM
Correlation Calibration: A Hybrid Calibration Technique for Radio Interferometric Arrays
McGill University（麦吉尔大学）；Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学邓普勒天文学与天体物理研究所）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）
本文提出CorrCal，一种基于协方差的混合校准技术，用于提高冗余射电干涉阵列数据校准的效率和鲁棒性。
2026-02-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Efficient Source Finding for Radio Interferometric Images
天文图像中的目标检测，一般称为源查找，通常在天体物理处理工作流程中的目标表征阶段之前执行。在射电天文学中，源查找历来是由定制的离线系统执行的;然而，现代数据采集系统以及为即将到来的天文台（如平方公里阵列（SKA））提出的数据采集系统将使这种方法不可行。一个领域的方法的变化是特别必要的是在设计快速成像系统的瞬态研究。本文介绍了一些进步，加速和自动化的源发现在这样的系统。
2019-01-15 astro-ph.IM
An Interferometric Analysis Method for Radio Impulses from Ultra-high Energy Particle Showers
提出了一种重建点源超宽带脉冲信号的干涉技术。这种高灵敏度的方法是为寻找超高能中微子与ANITA实验，但完全推广到任何天线阵列检测无线电脉冲事件。干涉测量方法的应用包括事件重建、热噪声和人为背景抑制以及用于校准的太阳成像。我们说明了这种技术的应用程序从ANITA-I和ANITA-II的数据在200-1200 MHz频段的分析。
2013-04-20 astro-ph.IM
Filling the radio transients gap (or: The case for a dedicated radio transients monitoring array in the southern hemisphere)
本文提出在南半球建立专用射电暂现源监测阵列，以快速跟进暂现源，借鉴AMI-LA成功经验，缓解大型阵列压力，并探讨毫米波望远镜的补充作用。
2024-02-07 astro-ph.IM
Radio Interferometric Calibration Using a Riemannian Manifold
为了应对由现代无线电干涉仪（例如LOFAR（低频阵列）或SKA（平方公里阵列））产生的增加的数据量，快速有效的校准算法至关重要。传统的无线电干涉校准是使用非线性优化技术，如在欧几里德空间的Levenberg-Marquardt算法。在本文中，我们将无线电干涉校准转化为黎曼流形上的非线性优化问题。采用黎曼信赖域方法解决了重新表述的标定问题。我们表明，在黎曼流形上的校准具有更快的收敛速度，降低计算成本相比，传统的校准在欧几里得空间。
2013-03-05 astro-ph.IM math.DG
Source detection in interferometric visibility data. I. Fundamental estimation limits
天体物理学起源的瞬态无线电信号为研究动态宇宙提供了一条途径。随着下一代无线电干涉仪的规划和建造，有很大的潜力来检测和研究大样本的无线电瞬变。目前使用的基于图像的技术，用于检测无线电源还没有被证明是最佳的，有必要开发更复杂的算法，和方法，比较不同的检测技术。可分辨空间检测器受益于我们对可分辨空间噪声特性的良好理解，并且不受图像伪影的影响，并且不需要在图像空间检测器中进行去卷积。在本文中，我们提出了一种方法来设计最佳的源检测器使用可见性数据，统计决策理论的基础上。该方法与传统的射电天文学源探测方法有很大的不同。最佳检测需要一个准确的数据模型，我们提出了一个现实的无线电干涉数据的似然函数模型，包括校准，信号混淆和大气相位波动的影响。作为这个过程的一部分，我们得到的干涉阵列的校准，包括许多相对较弱的“在束”校准器使用的情况下，基本的限制。这些限制，然后连同大气相位波动的模型，以确定在一般情况下测量源的位置，通量密度和光谱指数的限制。然后，我们提出了一个最佳的干涉仪使用现实的模型，空间探测器。
2011-02-18 astro-ph.IM
Adding interferometric lightning detection to the Pierre Auger Observatory
Pierre Auger Observatory 通过改进 11 个 AERA 站点构建 30-80 MHz 干涉测量闪电探测阵列，以三维精确测量闪电梯级先导，结合 TGFs 探测揭示雷暴高能粒子成因。
2024-12-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Millisecond Interferometric Search for Fast Radio Bursts with the Very Large Array
我们报告的第一个毫秒时间尺度的无线电干涉搜索的一类新的瞬态称为快速射电暴（FRB）。我们使用甚大阵列（VLA）进行了166小时的毫秒成像活动，以检测和精确定位FRB。我们观察到在1.4 GHz，并产生超过256 MHz的带宽与5毫秒的时间分辨率的vibrations。搜索去分散图像中的瞬变，分散测量范围为0至3000 pc/cm 3。在2013年9月至2014年10月期间对高银河纬度场的观测中没有发现瞬变。对一颗已知脉冲星的观测表明，图像通常具有5 ms内120 mJy/束（8 sigma; Stokes I）的热噪声限制灵敏度，并且可以在宽视场内检测和定位瞬变。我们的nondetection限制FRB率小于7 e4/天空/天（95%的置信度）以上的通量限制为1.2 Jy-ms。假设欧几里得通量分布，VLA率限制是不一致的桑顿等人公布的速率。我们重新计算以前公布的率与均匀考虑的影响，主要光束衰减，色散，脉冲宽度，和天空亮度。这向下修正了FRB率，并表明VLA观测有大约60%的机会检测到典型的FRB，95%的置信度约束将需要大约500小时的类似VLA观测。我们的调查还将FRB的重复率限制在比任何已知的重复毫秒无线电瞬变少2倍。
2014-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Offline and online reconstruction for radio interferometric imaging
射电天文学正在过渡到一个大数据时代，因为新一代的射电干涉（RI）望远镜，如平方公里阵列（SKA），将获得大量的数据。在这篇文章中，我们回顾了最近提出的方法来解决成像的大数据场景中的RI望远镜获得的原始vibrium的不适定逆问题。我们专注于最近提出的在线重建方法[4]以及它产生的数据存储要求和计算成本的可观节省。
2020-04-08 astro-ph.IM
Robust sparse image reconstruction of radio interferometric observations with purify
下一代无线电干涉仪，如平方公里阵列（SKA），将通过其前所未有的灵敏度和分辨率彻底改变我们对宇宙的理解。然而，为了实现这些目标，需要克服图像和数据处理方面的重大挑战。无线电干涉测量中用于重建图像的标准方法，如CLEAN，在过去几十年中为社区提供了很好的服务，并且在很大程度上因为它们是实用的而得以生存。然而，它们产生的重建干涉测量图像在质量和大数据的可扩展性方面受到限制。在这项工作中，我们应用和评估替代干涉重建方法，利用国家的最先进的稀疏图像重建算法的压缩感知，这已实现的PURIFY软件包。特别是，我们实现和应用最近的文章中提出的乘法器（P-ADMM）算法的近端交替方向法。首先，我们评估用于执行网格化和去网格化的插值内核对稀疏图像重建的影响。我们发现，Kaiser-Bessel插值内核执行以及长椭球波函数，同时提供了一个计算节省和分析形式。其次，我们将PURIFY应用于甚大阵（VLA）和澳大利亚望远镜紧凑阵（ATCA）的实际干涉观测，发现PURIFY恢复的图像质量高于CLEAN恢复的图像质量。第三，我们讨论了PURIFY重建如何表现出比CLEAN恢复的额外优势。PURIFY的最新版本，以及这项工作中提出的发展，是公开提供的。
2017-11-17 astro-ph.IM
Realfast: Real-Time, Commensal Fast Transient Surveys with the Very Large Array
无线电干涉仪有能力精确定位和更好地表征源的特性。这种能力对快速无线电瞬变的研究产生了强大的影响，其中几毫秒的数据足以在宇宙学距离上精确定位源。然而，以毫秒的节奏记录干涉测量数据会产生每小时TB的数据流，这会使网络、计算系统和档案紧张。这一挑战反映了其他科学领域的挑战，在这些领域，科学范围受到计算架构和物理过程的限制。在这里，我们提出了一个解决这个问题的无线电瞬变的上下文中：realfast，一个快速的，快速的瞬变搜索系统在Jansky甚大阵列。Realfast使用一种新颖的架构将快速采样的干涉测量数据分发到32节点、64 GPU集群，以进行实时成像和瞬态检测。通过现场检测瞬变，我们可以在事件发生时触发记录那些罕见的短暂瞬间的数据，并将记录的数据量减少1000倍。这使得可以对数据流进行搜索，否则不可能记录。该系统将在每年超过1000小时的数据中搜索毫秒瞬变，可能定位几个快速射电暴、射电暴和其他脉冲无线电发射源。我们描述了realfast的科学范围，系统设计，预期的结果，以及实时分析在天体物理学其他领域的帮助。
2018-02-09 astro-ph.IM
Primary Beam Shape Calibration from Mosaicked, Interferometric Observations
干涉射电望远镜镶嵌观测的图像质量在很大程度上取决于天线主波束校准的精度。下一代射电望远镜阵列，如艾伦望远镜阵列（ATA）和平方公里阵列（SKA），具有关键的科学目标，包括进行充满亮点源的大型镶嵌观测。我们提出了一种新的方法来校准望远镜的平均主光束的形状，使用这些明亮的光源在马赛克的多个冗余的意见。该方法具有简单的高斯光束形状的解析解，但也可以通过$χ^2$最小化应用于更复杂的光束形状。这种简单、概念清晰的方法的一个主要好处是，它利用科学数据进行校准，从而节省了望远镜的时间，并通过同时进行校准和观测来提高精度。我们适用于1.43 GHz的数据在ATA二十厘米调查（ATATS）和3.14 GHz的数据在ATA的Pi千兆赫巡天（PiGSS）。我们发现，光束的计算的半高全宽（FWHM）值与理论值，几个独立的方法测量的值，和模拟的值，我们用来证明我们的方法对未来的望远镜，如扩展ATA和SKA的数据的有效性是一致的。这些结果是初步的，可以通过拟合更复杂的梁形状来扩展。我们还调查，通过模拟的方式，对天线数量的望远镜的FWHM的精度的依赖关系。我们发现，我们的拟合方法返回的不确定性是成反比的阵列中的天线的数量。
2010-10-06 astro-ph.IM
fftvis: A Non-Uniform Fast Fourier Transform Based Interferometric Visibility Simulator
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Scuola Normale Superiore（意大利高等师范学院）；Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育研究院博帕尔分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；McGill University（麦吉尔大学）；University of Western Cape（西开普敦大学）；South African Radio Astronomy Observatory（南非射电天文台）
fftvis是一种基于非均匀快速傅里叶变换的高性能干涉图模拟器，能显著提升21cm宇宙学实验的模拟效率和精度。
2025-12-10 astro-ph.IM
The Transients Handler System for the Cherenkov Telescope Array Observatory
切伦科夫望远镜阵列天文台（CTAO）将是最大和最先进的伽马射线天文学地面设施。几十个望远镜将在北半球和南半球运行。随着多信使天文学的出现，许多新的大型科学基础设施将开始科学运作，机会目标观测将在CTAO的运作中发挥重要作用。部署在每个CTAO站点上的阵列控制和数据采集（ACADA）系统将配备一个专用子系统，用于管理外部和内部科学警报：瞬态警报。它将接收、验证和处理科学警报，以确定是否可以触发或需要更新机会目标观测。由基于提议的配置定义的各种任务由Transients处理器处理。这些任务除其他外包括评价目标的可观测性及其与已知来源或物体的相关性。本文将讨论的概念和设计的瞬变及其集成在ACADA系统。
2022-09-13 astro-ph.IM
HI 21cm Cosmology and the Bi-spectrum: Closure Diagnostics in Massively Redundant Interferometric Arrays
新的大规模冗余低频阵列允许在干涉测量封闭关系的一种新的调查。我们采用再电离阵列的氢时代的调试数据，以调查在100 MHz至200 MHz工作的14米天线的密集网格阵列中的闭合量。我们调查的技术，利用关闭相位谱冗余三和弦，估计偏离冗余的基线vibrillation。我们发现一个中位数的绝对偏差从冗余在整个观察到的频率范围约4.5deg的关闭阶段。使用原型电子设备，该值转化为每个可见度相位约2.6度的非冗余。与冗余的绝对偏差中位数随着基线的延长而降低。我们表明，关闭相位谱可以用来识别阵列中的不良行为的天线，独立的校准。我们研究了闭合谱的时间行为。艾伦方差在一分钟的步幅时间后增加，这是由于天空通过凌日望远镜的主光束。然而，闭合光谱重复以及在噪声内的每次测量在相应的本地恒星时（LST）从一天到一天。在本系列的未来论文中，我们将发展利用闭合相位谱寻找宇宙再电离HI 21 cm信号的技术。
2018-05-02 astro-ph.IM
A new approach for short-spacing correction of radio interferometric data sets
短间距问题描述了无线电干涉阵列固有的无法测量与扩展源相关的漫射发射的积分通量和结构。新的干涉仪阵列，如SKA，需要解决方案，以有效地结合干涉仪和单碟数据。我们提出了一种新的和开源的方法，用于合并单盘和清洁的干涉数据集，需要最少的数据操作，同时提供刚性通量确定和全高角分辨率。我们的方法结合了单碟和清洁的干涉数据在图像域。这种方法是测试银河系和河外HI数据集。此外，我们的结果提供了一个定量比较常用的方法。此外，对于NGC4214和NGC5055的干涉数据集，我们研究了不同成像参数的影响以及它们对NGC4214的组合的影响。该方法不需要原始数据（vibration）或任何额外的特殊信息，例如天线方向图。这是有利的，特别是鉴于即将到来的无线电调查与异构天线设计。
2017-09-27 astro-ph.GA astro-ph.IM
MANTIS: The Mid-Frequency Aperture Array Transient and Intensity-Mapping System
本文的目的是提出一个宽场MFAA前体，我们设想在南非SKA网站建立的主要特点。这个雄心勃勃的仪器被称为MANTIS（中频孔径阵列瞬态和强度映射系统），它将代表基于MFAA的SKA望远镜的下一个合乎逻辑的步骤。目标是在厘米波长上使用创新的孔径阵列技术，以证明以适度的建设和运营成本部署巨大收集区域的可行性。为了继续射电望远镜性能的指数级进步，并使SKA第2阶段的雄心勃勃的规模成为现实的近时间提议，需要这样的变革性步骤。
2016-12-23 astro-ph.IM
Non-convex optimization for self-calibration of direction-dependent effects in radio interferometric imaging
无线电干涉成像的目的是估计一个未知的天空强度图像从退化的观测，通过天线阵列获得。在完美校准阵列的理论情况下，已经表明，通过基于凸优化和压缩感知理论的迭代算法来解决相应的成像问题可以与诸如CLEAN的经典算法竞争。然而，在实践中，基于天线的增益是未知的并且必须被校准。未来的射电望远镜，如SKA，旨在提高成像分辨率和灵敏度的数量级。在这个精度水平上，必须考虑增益的方向依赖性，并且无线电干涉成像可以被理解为盲解卷积问题。在这种情况下，基本的最小化问题是非凸的，并适应技术的设计。在这项工作中，利用非凸优化的最新发展，我们提出了无线电干涉测量中的第一个联合校准和成像方法，并证明了收敛保证。我们的方法，基于一个块坐标的前向-后向算法，共同占的图像和方向相关的影响（DDE）上的vibrium和合适的先验。正如在最近的作品中所展示的，稀疏性仍然是图像的优先选择，而DDE被建模为天空的平滑函数，即空间带限。最后，我们通过仿真表明，我们的方法的效率，重建图像的点源和复杂的扩展源。MATLAB代码可以在GitHub上找到。
2017-07-24 astro-ph.IM
PURIFYing real radio interferometric observations
下一代无线电干涉仪，如平方公里阵列（SKA），将通过其前所未有的灵敏度和分辨率彻底改变我们对宇宙的理解。然而，无线电干涉测量中的标准方法产生质量有限的重建干涉图像，并且它们对于大数据不可扩展。在这项工作中，我们应用和评估替代干涉重建方法，利用国家的最先进的稀疏图像重建算法的压缩感知，这已实现的PURIFY软件包。特别是，我们实现和应用最近的文章中提出的乘法器（P-ADMM）算法的近端交替方向法。我们将PURIFY应用于实际的干涉观测。对于所有观察结果，PURIFY的性能都优于标准CLEAN，在某些情况下，PURIFY在动态范围上提供了超过一个数量级的改进。最新版本的PURIFY，其中包括在这项工作中提出的发展，是公开的。
2017-02-22 astro-ph.IM
Atmospheric turbulence in phase-referenced and wide-field interferometric images: Application to the SKA
相位参考是无线电干涉测量中的标准校准程序。它允许检测弱源，通过使用准同时观测的近距离源作为校准。因此，假设对于每个天线，来自两个源的信号的光路是相似的。然而，大气湍流可能在信号的光路中引入强差异，并且对于相对大的校准器到目标分离和/或恶劣天气的情况，影响或甚至浪费相位参考。这种情况在宽视场观测中也是类似的，因为图像的随机变形（主要是由大气湍流引起的）与相位参考源相对于其校准器相位中心的随机天体测量变化基本上具有相同的起源。在本文中，我们提出的天文测量精度和灵敏度的干涉阵列（平方公里阵列，SKA的实现）在相位参考和宽场观测的Monte Carlo研究的结果。通过应用相应的校正，这些模拟可以外推到其他阵列。我们考虑了湍流大气的几种影响（即，电离层和对流层的湿分量）以及来自天线接收器。我们研究了动态范围和天体测量精度的变化，作为观测频率，源分离和湍流强度的函数。我们发现，对于1和10 GHz之间的频率，它是可能的，以获得高保真度的图像，虽然大气强烈限制了仪器的灵敏度相比，没有大气的情况下。在该频率窗口之外，图像的动态范围和源位置的精度降低。[...]（不完整的摘要。请阅读手稿）。
2010-04-09 astro-ph.IM
Deep learning-based deconvolution for interferometric radio transient reconstruction
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Safran Electronics & Defense（赛峰电子与防务公司）；LESIA（空间与天体物理研究所）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；Université PSL（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
针对射电暂现源重建问题，通过在经典图像反卷积逆问题中引入时间依赖性并提出两种新型神经网络架构进行时空建模，相比逐帧CLEAN算法显著提升了重建的稳健性、时间轮廓保真度（3倍）和背景去噪效果（2倍）。
2023-06-24 astro-ph.IM cs.CV
Adaptive Weighting in Radio Interferometric Imaging
无线电干涉仪观测天空的傅立叶空间，其位置由阵列几何形状决定。在通过傅里叶变换构造实空间图像之前，对数据进行加权以提高重建质量。计算权值的两个准则是最大化灵敏度和最小化点扩散函数（PSF）旁瓣电平。本文提出了一种适用于超深成像实验的加权方案。建议的加权方案是用来最大限度地提高灵敏度，同时最大限度地减少跨频率和多个历元的PSF旁瓣变化。我们给出的仿真结果表明，所提出的方案相比，常用的加权方案在实现这些目标的优越性。
2014-07-23 astro-ph.IM
That pesky A-term: Efficiently correcting for direction-, time-, and baseline-dependent effects in radio interferometric imaging
本文介绍Pigi，一种基于图像域网格化的高效射电干涉成像算法，能准确校正方向、时间和基线依赖的A项效应，在普通硬件上实现近每秒五亿可见度的成像速率，并验证了其对极端电离层效应的校正能力。
2025-02-25 astro-ph.IM
New method for the time calibration of an interferometric radio antenna array
数字无线电天线阵，如LOPES（LOFAR PrototypE Station），通过大气广泛的空气簇射的无线电发射来探测高能宇宙射线。LOPES是放置在德国卡尔斯鲁厄理工学院的KASCADE-Grande实验中的偶极天线阵列。天线被数字化组合，通过形成进入空气簇射到达方向的波束来构建无线电干涉仪，这允许即使在单个天线中的低信噪比下也进行测量。该技术需要精确的时间校准。几个校准步骤的组合用于实现约1 ns的必要授时精度。测量设置的群延迟，在随后的数据分析中校正这些延迟（色散）的频率依赖性，并监测延迟随时间的变化。我们使用一个发射参考天线，一个信标，它以已知的频率连续发射正弦波。通过测量信标频率处的相位，可以在每个记录的事件处检测和校正天线之间的相对延迟的变化。
2010-02-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Interferometric imaging with the 32 element Murchison Wide-field Array
Murchison宽场阵列（MWA）是一个低频射电望远镜，目前正在建设中，旨在搜索再电离时代（EOR）的光谱特征，并探测日冕的结构。位于西澳大利亚州的完整MWA将由8192个偶极子组成，分为512个瓦片，并能够在80 MHz至300 MHz的范围内对40度以南的天空进行成像，其瞬时视场为数十度宽，分辨率为几弧分。一个32站的MWA原型最近已投入使用，并进行了一系列观察，以执行整个采集和处理管道。我们目前的斯托克斯I，Q，和U图像从两个~4小时的积分的领域20度宽的中心在图片A。这些图像展示了实时校准和成像技术的能力和稳定性，该技术采用扭曲快照的加权加法来对抗极端宽场成像失真。
2010-10-08 astro-ph.IM
The Large Array Survey Telescope-Pipeline. II. Image Subtraction and Transient Detection
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Zhejiang University（浙江大学）
本文介绍了LAST流水线中用于图像减法和暂现体检测的核心方法，通过ZOGY算法和Translient统计实现高纯度的暂现体候选体筛选，达到了5σ限幅 magnitude 20.3-20.7，检测效率达80%以上。
2026-04-30 astro-ph.IM
Strategies for Finding Prompt Radio Counterparts to Gravitational Wave Transients with the Murchison Widefield Array
我们提出并评估了几种策略，以寻找提示，低频无线电发射与引力波瞬变使用默奇森宽场阵列（MWA）。由于我们能够在几十秒的时间尺度上重新定位MWA，我们可以搜索分散的无线电信号，这些信号被预测为伴随着中子星-中子星合并或在合并后不久产生。我们发现，给定MWA的600 deg^2瞬时视场，我们可以覆盖预测的引力波误差区域的很大一部分，尽管由于后者的复杂几何形状，我们只能覆盖大约5%的事件的>50%的误差区域，并且大约15%的事件将位于距离MWA指向中心<10度的位置，使得它们将被覆盖在无线电图像中。在最佳条件下，10 s长瞬态的极限通量密度为0.1 Jy，在更大范围的事件中增加到约1 Jy。这对应于基于对引力波瞬变距离的预期的1 e38 - 1 e39 erg/s的光度极限，这应该足以检测或显著限制一系列模型的瞬发。
2016-09-02 astro-ph.IM
A Fast Transient Backend to Detect FRBs with the Tianlai Dish Pathfinder Array
天籁碟形探路者天线阵是由16个6米碟形天线组成的射电干涉仪天线阵。原始数字后端积分时间为秒级，专为HI强度映射实验设计。增加了具有毫秒响应的新数字后端，使其能够在观测期间搜索快速射电暴（FRB）。本文描述了该后端的设计和校准，以及它的实时搜索流水线。它能够为每个线性偏振形成16个数字光束，覆盖19.6平方度的面积。搜索流水线能够实时地自动搜索、记录和分类FRB。在调试过程中，我们成功地捕获了PSR B0329+54和B2021+51的信号脉冲。
2022-10-07 astro-ph.IM
4D Data Cubes from Radio-Interferometric Spectroscopic Snapshot Imaging
新一代的低射频干涉仪阵列使得能够以高光谱时间分辨率和灵敏度对日冕成像。在这篇文章中，我们介绍并实现了一种形式主义，以产生通量密度和亮度温度（$T_{\mathrm B}$）从这些图像的地图，使用独立获得的光盘集成太阳通量密度动态光谱。这些图像共同生成4D数据立方体，其中轴跨越角坐标（$θ,ϕ$）、频率（$ν$）和时间（$t$）。该4D数据立方体是可以从干涉无线电数据生成的信息量最大的数据产品。它将允许我们在这四个维度上同时跟踪太阳辐射。我们还介绍了空间解析动力学谱（SPREDS），在类比通常的动力学谱命名。对于图中的任意区域（$θ_i,ϕ_j$），4D数据立方体的这些2D投影对应于从那里产生的发射的动态光谱。我们展示了这些数据产品的例子，从默奇森宽场阵列（MWA）的观察。这也是MWA的第一个校准太阳地图。
2017-10-28 astro-ph.IM astro-ph.SR
Stacking of large interferometric data sets in the image- and uv-domain -- a comparative study
我们提出了一种在紫外域叠加无线电干涉数据的新算法。利用模拟的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和卡尔G。Jansky Very Large Array（VLA）Deep Extragalactic Survey（Jansky甚大阵深河外巡天）我们发现，图像和紫外叠加产生类似的结果，但是，紫外叠加通常是更强大的方法。紫外线叠加算法的一个优点是紫外线数据后叠加的可用性，这使得有可能识别和删除有问题的基线。对于深VLA调查，紫外叠加产生的信噪比比图像叠加高20%。此外，我们还研究了一个模拟的VLA数据集，其中1.5”（10-12 kpc在z ~ 1-4）源堆叠的分解源的堆叠。我们发现，紫外线叠加，其中一个模型是直接拟合的vibrium，显着提高了精度和鲁棒性的大小估计。虽然这项工作的科学动机是研究微弱的高z星系，但这里分析的算法也适用于天文学的其他领域。无线电干涉测量数据的叠加预计也将在未来使用LOFAR和平方公里阵列（SKA）等望远镜进行的调查中发挥重要作用。
2014-11-05 astro-ph.GA astro-ph.IM
FARSIDE: A Low Radio Frequency Interferometric Array on the Lunar Farside
FARSIDE（Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark ages and Exoplanets）是一个探测器级的概念，用于在月球背面放置低射频干涉阵列。NASA资助的一项设计研究，重点是仪器，部署漫游车，着陆器和基站，提供了一个与探测器任务要求大致一致的架构。这种概念架构由128个双极化天线组成，由一个漫游者部署在10公里的区域内，并连接到一个基站，用于中央处理，电力和数据传输到月球网关。FARSIDE将提供每分钟在1400个频道中对整个天空进行成像的能力，这些频道的频率从100千赫到40兆赫不等，比地面射电天文学可以使用的波段低两个数量级。月球背面可以同时提供对地面射频干扰、极光千米辐射和来自太阳风的等离子体噪声的隔离。这将使得在寻找日冕物质抛射和高能粒子事件的无线电特征时能够对最近的恒星系统进行近乎连续的监测，并且还将探测最近的候选可居住系外行星的磁层。同时，FARSIDE将被用来描述我们太阳系中类似的活动，从太阳到外行星，包括假设的第九行星。通过轨道信标的精确校准和精致的前景表征，FARSIDE还将测量红移z=50-100的黑暗时代全球21厘米信号。FARSIDE提供的独特观测窗口将使更多的科学从探测月球表面到表征太阳系附近的星际介质。
2019-07-11 astro-ph.IM astro-ph.SR
Absolving the SSINS of Precision Interferometric Radio Data: A New Technique for Mitigating Faint Radio Frequency Interference
我们介绍了一种新的管道，用于分析和减轻射频干扰（RFI），我们称之为天空-水下非相干噪声谱（SSINS）。SSINS的设计目的是通过对时间差分信号的基线平均幅度采用频率匹配检测算法来识别和去除单基线热噪声以下的微弱RFI。我们展示了SSINS使用Murchison宽场阵列（MWA）在西澳大利亚州的能力。我们成功地通过使用SSINS检测到的数字电视（DTV）反射图像飞机飞过阵列，并总结了MWA时代的再电离数据的RFI占用调查。我们描述了如何使用SSINS与新数据使用文档，公开提供的实现与全面的使用教程。
2019-10-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
The effect of the ionosphere on ultra-low frequency radio-interferometric observations
电离层是一系列系统效应的主要驱动力，这些效应限制了我们用无线电干涉仪探索低频（<1 GHz）天空的能力。它的影响对较低频率变得越来越重要，并且在低频望远镜工作的低信噪比状态下特别难以校准。在本文中，我们描述和量化电离层引起的系统误差天文干涉射电观测在超低频（<100 MHz）的影响。我们还提供了在这些频率下使用低频阵列（LOFAR）和未来仪器（如平方公里阵列（SKA））进行观测和数据处理的指南。我们推导出电离层引起的预期系统误差。我们将我们的预测与LOFAR的低波段天线（LBA）系统的数据进行比较。我们表明，我们可以隔离电离层的影响LOFAR LBA数据，我们的结果是兼容的卫星测量，提供了一个独立的方式来测量电离层总电子含量（TEC）。我们还展示了如何电离层腐败的相关振幅通过反褶曲。我们报告的电离层结构函数的值符合文献。LOFAR LBA数据相位上的系统误差可以精确地建模为四种效应（时钟、电离层一阶、二阶和三阶）的总和。这大大减少了所需校准参数的数量，因此能够实现新的有效校准策略。
2018-04-21 astro-ph.IM
Correction of Radio Interferometric Imaging for Antenna Patterns
我们描述和演示了一种技术，用于校正方向相关的文物，由于天线方向图的不对称性和天线之间的差异，用于无线电干涉成像。该技术可以校正所有斯托克斯参数I，Q，U和V的图像，并与模拟数据显示，以减少伪影的水平接近的水平，从基本的成像技术。演示使用模拟的混合阵列的13.5和15米天线与非对称模式。在高动态范围的真实模拟天空模式中，很好地恢复了源的通量密度和谱指数。在使用非偏振和部分偏振源的测试中也恢复了源偏振特性。在实际测试中，Stokes I校正的额外计算运行时间约为50%.
2021-09-21 astro-ph.IM
Detecting Radio Frequency Interference in radio-antenna arrays with the Recurrent Neural Network algorithm
由于射频干扰（RFI）而产生的信号伪影是射电天文学中常见的干扰。通常，受RFI影响的数据由专家数据分析师标记，以保证数据质量。鉴于用干涉射电望远镜阵列获得的数据率越来越高，必须采用自动数据过滤程序。在这里，我们展示了使用长短期记忆（LSTM）细胞实现RFI检测循环神经网络（RNN）的结果。对于算法的训练，使用离散模型，该离散模型分别基于来自$610\, \mathrm{MHz}$处的GMRT的无线电干涉观测的振幅信息来区分RFI和非RFI数据。通过分析混淆矩阵来评估RNN的性能。网络的真阳性率和真阴性率分别为$\approx 99.9\,\%$和$\approx 97.9\,\%$。然而，由于大量非RFI数据被分类为被RFI污染的事实，网络的总体效率是$\approx 30\%$。Matthews相关系数为~0.42，表明需要更精细的训练模型。
2018-08-29 astro-ph.IM
Mulitbeam GPU Transient Pipeline for the Medicina BEST-2 Array
使用下一代射电望远镜的无线电瞬变发现将带来几个数字信号处理和数据传输挑战，需要专门的高性能后端。几种加速器技术被认为是原型平台，包括图形处理单元（GPU）。在本文中，我们提出了一个实时流水线原型能够同时处理多个波束，执行射频干扰（RFI）拒绝通过阈值，纠正信号到达时间的延迟，在整个频带使用暴力去色散，事件检测和聚类，最后候选过滤，具有持久的数据缓冲区包含感兴趣的信号磁盘的能力。该装置部署在意大利Medicina的BEST-2 SKA探路者上，在那里进行了几次天体物理瞬变的基准和测试观测。这些测试表明，在所部署的硬件上，对于$\sim$ 640色散测量（DM）值，可以同时处理8个20 MHz波束。此外，聚类和候选过滤算法证明是很好的候选人在线事件检测技术。可以处理的波束数量与部署的服务器数量和GPU数量成比例增加，使其成为当前和未来射电望远镜的可行架构。
2013-07-22 astro-ph.IM
Multi-Step Reconstruction of Radio-Interferometric Images
针对 SKA 等大口径阵列的海量可见度数据处理难题，本文提出按基线长度划分的两步 minor-cycle 图像重建方法，在保持计算成本与图像质量的同时提升数据分布和并行灵活性。
2024-06-26 astro-ph.IM
A fast and exact $w$-stacking and $w$-projection hybrid algorithm for wide-field interferometric imaging
标准的宽视场成像技术，$w$投影，允许校正宽视场的非共面无线电干涉阵列。然而，由于高分辨率所需的计算量以及来自当前干涉仪的大量的vibrations，计算每个测量的精确校正是不可能的。这些校正所需的精度和计算成本是下一代无线电干涉仪（如平方公里阵列）面临的最大未解决的挑战之一。我们表明，可以执行相同的计算与径向对称的$w$投影内核，其中我们使用一维自适应正交计算所得的汉克尔变换，减少了几个数量级的内核生成所需的计算，同时保持精度。我们确认，径向$w$投影内核是准确的，约1%，通过成像的零间距与添加$w$ -长期。我们证明了我们的径向对称$w$投影内核通过稀疏图像重建的潜力，使用软件包PURIFY。提出了一种分布式的$w$ -叠加和$w$ -投影混合算法。我们应用该算法单独校正非共面效应在1750万个视场超过$25$的$25$度的视野MWA观察图像重建。这种级别的准确性和可伸缩性对于标准的$w$投影核生成方法是不可能的。这表明我们可以扩展到具有大图像尺寸的大量测量，同时仍然保持速度和精度。
2019-02-14 astro-ph.IM
