Pulsar timing irregularities and the Neutron Star interior in the era of SKA: An Indian Outlook
有两种类型的时序不规则性出现在雷达上：毛刺和时序噪声。这两种现象都可以帮助我们探测这些奇异物体的内部。本文简要介绍了脉冲星定时不规则性的观测和理论方面的情况，以及印度对这些现象进行调查的主要结果。介绍了印度利用平方公里阵列（SKA）监测年轻中子星方案的相关性，突出了印度中子星界对即将开展的SKA工作可能作出的贡献。
2022-07-13 astro-ph.HE 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
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
Cataloging the radio-sky with unsupervised machine learning: a new approach for the SKA era
我们开发了一种新的分析方法，以确定相关的无线电组件及其相应的红外宿主星系的基础上无监督的机器学习方法。通过利用PINK，一种自组织映射算法，我们能够关联无线电和红外源，而不需要先验的训练标签。我们提出了一个例子，这种方法使用$894,415$图像从第一次和WISE调查集中对第一目录所描述的位置。我们制作了一套补充FIRST的星表，描述了802，646个天体，包括它们的射电成分和相应的AllWISE红外宿主星系。使用这些数据产品，我们（i）证明了识别具有罕见和独特无线电形态的物体的能力（例如“X”形星系，混合FR-I/FR-II形态），（ii）可以识别与单个红外主机相关的潜在分辨的无线电分量，以及（iii）引入“卷曲”统计来搜索弯曲和干扰的无线电形态，以及（iv）提取一组700-1100 kpc之间的17个巨型射电星系。由于我们不需要训练标签，我们的方法可以应用于任何无线电连续谱调查，提供了一个足够有代表性的SOM可以训练。
2020-06-26 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
Multi-wavelength, Multi-Messenger Pulsar Science in the SKA Era
平方公里阵列（SKA）是下一代天文台的一个组成部分，它将在电磁波谱及更远的地方观测宇宙，彻底改变我们对基础物理学、天体物理学和宇宙学的看法。由于它们的极端性质和类似时钟的特性，SKA发现和监测的彗星将使广泛的科学努力成为可能，并在这一探索中发挥关键作用。本章总结了与脉冲星相关的科学目标，这些目标将通过SKA和其他下一代天文设施之间的协调努力来实现。
2015-01-22 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Faraday Tomography with the SKA: A New Era of Cosmic Magnetism Studies
Universidad de Santiago de Chile（圣地亚哥智利大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；Alan Turing Institute（艾伦·图灵研究所）；The University of Calgary（卡尔加里大学）；University of Cape Town（开普敦大学）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）；University of Tasmania（塔斯马尼亚大学）
本文综述了SKA通过法拉第旋转和法拉第测量合成技术研究宇宙磁场的能力，重点介绍了AA4阶段的配置及其在星系、星系团和宇宙网中高分辨率法拉第层析成像的应用。
2026-06-29 astro-ph.IM
Detection of fast transients with radio interferometric arrays
下一代无线电阵列，包括平方公里阵列（SKA）及其探路者，将为无线电波长的瞬态科学开辟新的途径。他们的创新设计，包括大量的小元素，在数字处理和最佳观测策略提出了一些挑战。巨型米波射电望远镜（GMRT）提供了一个很好的测试平台，用于开发和验证未来阵列瞬态实验的合适观测模式和策略。在这里，我们描述的第一阶段的瞬态检测系统的GMRT计划最终在一个与其他观测程序的并行模式下运行的持续发展。它利用了GMRT的干涉仪和子阵列功能，以及新软件后端的多功能性。我们概述了在规划和设计的瞬态勘探计划与干涉阵列的考虑，并描述了一个试点调查，进行援助的算法和相关的分析软件的开发。该调查是在325和610 MHz进行的，覆盖了天空的360度$^2$，停留时间很短。它提供了大量的真实数据，可用于测试适用于瞬态检测的各种算法和观察策略的有效性。我们提出的例子，说明检测短时间的瞬变，包括使用子阵列的更高的弹性，以虚假的事件的陆地起源，通过成像和使用的相控阵列的改进的信号检测和确认的候选事件的本地化的方法。除了展示干涉阵列在快速瞬态探测中的应用外，我们的努力标志着SKA时代科学路线图的重要步骤。
2013-04-12 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
A Non-Negativity Iterative Approach to Image Deconvolution for SKA
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理与天文学院）；CSST Science Center for the Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area（粤港澳大湾区宇宙大尺度结构与星系中心科学中心）
提出一种基于源流量非负假设的迭代图像反卷积算法，无需先验知识或训练，计算复杂度与像素数线性相关，在稀疏uv覆盖的SKA和VLBI观测中表现优于CLEAN方法。
2026-06-25 astro-ph.IM
Testing Gravity with Pulsars in the SKA Era
平方公里阵列（SKA）将使用脉冲星来精确测量脉冲星系统中的强引力效应，这将产生无法在其他任何地方进行的引力理论测试。银河系的脉冲星普查将发现几十个相对论脉冲星系统，可能包括脉冲星-黑洞双星，可用于检验“宇宙审查猜想”和“无毛定理”。此外，SKA卓越的灵敏度将极大地提高毫秒级射电望远镜的计时精度，允许探测与广义相对论（GR）的潜在偏差。引力的各个方面将被探索，包括强等效原理，引力偶极辐射，引力的额外场分量，引力磁学和时空对称性的测试。
2014-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Imaging SKA-Scale data in three different computing environments
我们目前的结果，我们的调查选择的计算平台的成像管道在智利项目，超深HI探路者的平方公里阵列的时代。智利将当前的计算基础设施推向了极限，了解如何从这个项目中交付图像正在澄清SKA的科学数据处理要求。我们测试了三个平台：一个中等规模的集群、一个大规模的高性能计算（HPC）系统和亚马逊网络服务（AWS）云计算平台。我们已经使用了完善的数据减少和性能测量工具，以调查这些平台的行为，为现实生活中的射电天文学数据减少的复杂访问模式。所有这些平台都有优点和缺点，系统工具使我们能够以定量的方式识别和评估它们。通过这些测试，我们能够在HPC平台和云计算平台上完成成像管道处理，为射电天文学领域迎接SKA时代的大数据挑战铺平了道路。我们讨论的影响，所有类似的项目将不得不考虑，在性能和成本，提出建议，规划射电天文成像工作流程。
2015-11-02 astro-ph.IM
Nanohertz Gravitational Wave Astronomy during the SKA Era: An InPTA perspective
脉冲星计时阵列实验对毫秒级恒星的几十年观测，是发现纳赫兹随机引力波背景的开端。本文介绍了印度脉冲星定时阵列（InPTA）的实验，它采用了升级的巨型米波射电望远镜（uGMRT）的时间毫秒脉冲星的合奏，为此目的。我们强调InPTA的观测策略和分析方法，这是相关的未来PTA实验与更敏感的平方公里阵列（SKA）望远镜。我们表明，InPTA独特的多子阵列多频带宽带频率覆盖为PTA天线提供了前所未有的精度的色散测量估计，例如，PSR J1909-3744约为2 x 10{-5} pc-cm{-3}。配置SKA-low和SKA-mid分别为两个和四个子阵列，结果表明，使用类似于InPTA所追求的观测策略，对于SKA-mid和SKA-low望远镜分别需要每历元约26和7小时的62颗恒星的较大样本，可以实现相当的精度。我们还回顾了正在进行的努力，以开发PTA相关的广义相对论的结构，将需要从孤立的超大质量黑洞二元系统，如耀变体OJ 287搜索纳赫兹引力波。在即将到来的SKA望远镜、30米望远镜和下一代事件视界望远镜时代，这些努力应该与追求持久的多信使引力波天文学有关。
2022-07-13 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
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
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
Cross-simulator transfer with foundation model summaries: Towards robust SKA-era reionization inference
Institut für Theoretische Physik, Universität Heidelberg（海德堡大学理论物理研究所）；Max Planck Institute for Radioastronomy（马克斯·普朗克射电天文研究所）
该研究提出用在半数值模拟上预训练的基础模型SKATR，实现跨模拟器迁移的再电离推断，精度达监督基线水平且模拟量减少2.6倍，在SKA噪声下仍表现优异。
2026-08-28 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.LG
Analysing the impact of far-out side-lobes on the imaging performance of the SKA-LOW telescope
平方公里阵列的低频仪器（SKA-LOW）将是射电天文学有史以来最灵敏的孔径阵列，并将在光栅瓣构成特殊挑战的大部分频带的欠采样状态下工作。为了达到SKA-LOW的预期灵敏度水平，特别重要的是要了解站波束的近旁瓣和远旁瓣中的干扰源如何影响成像性能。我们讨论的选项站的设计，并采用随机元素的布局，我们评估其有效性，通过调查如何源远离主瓣的站波束降低图像的目标领域。这些源具有向图像引入类似噪声的损坏的效果，我们称之为远旁瓣源噪声（FSSN）。使用OSKAR，一个GPU加速的软件模拟器，我们进行了端到端的模拟使用全天空模型和望远镜配置代表SKA-LOW仪器。FSSN是站点光束和干涉测量点扩散函数的函数，并且随着观测时间的增加而减小，直到孔径平面的覆盖范围不再改善。采用切趾技术降低波束近区旁瓣电平，对低频FSSN有明显改善。我们的研究结果表明，在旁瓣中拾取源的效果是在低频率，其中阵列是不太稀疏。
2016-02-04 astro-ph.IM
The connection between radio and high energy emission in black hole powered systems in the SKA era
费米发现的耀变体中的射电通量密度和伽马射线能流之间存在着非常显著的相关性，这是强有力的证据。然而，在这一领域有一些核心问题需要澄清：大约30%尚未确定的伽马射线源的对应物是什么？它们只是伪装的耀变体，还是更奇特的东西，可能与暗物质有关？它们如何适应迄今为止研究的无线电-伽马射线联系？SKA 1-MID和SKA 1-SUR具有卓越的灵敏度，将有助于解决所有这些问题。更重要的是，虽然无线电-MeV/GeV的连接已经牢固建立，但无线电-VHE的连接到目前为止还完全没有实现。CTA在未来几年的出现和预期的CTA-SKA 1协同效应将提供探索这种联系的机会，甚至更有趣，因为它涉及电磁波谱的两端和粒子加速到最高能量。我们已经准备通过利用来自各种SKA探路者和先驱者的数据来解决这些问题。我们获得了欧洲VLBI网18 cm观测的E>10 GeV源，探测率为83%。此外，我们正在将费米目录与MWA委托调查进行交叉关联：当考虑微弱的伽马射线源时，纯粹的位置重合对于选择对应物来说并不足够重要，我们需要一个额外的物理标准来确定正确的对象。它可以是无线电频谱指数、可变性、极化或致密性，在SKA 1-MID中需要高角分辨率;定时研究还可以揭示出通常通过专门搜索未识别的伽马射线源而发现的闪烁星。SKA将是与CTA一起研究这些特征的理想工具。（节略）
2015-01-14 astro-ph.GA astro-ph.HE 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
Methods of Observing and Characterising the Ionosphere with SKA-Low
University of Bath（巴斯大学）；Embry-Riddle Aeronautical University（埃默里航空大学）；University of Warmia and Mazury in Olsztyn（奥尔什丁瓦尔米亚-马祖里大学）
介绍用SKA-Low观测和表征电离层的方法，涵盖其对射电信号的影响、测量电离层结构的方式，强调创新方法，还阐述通过迭代模拟从观测数据推断电离层物理条件的方法及技术要求。
2026-07-10 astro-ph.IM
The status of 21cm interferometric experiments
再电离时代的干涉测量实验提供了测量空间模式中的功率的优点，其具有由多个独立的天空测量提供的增加的灵敏度。在这里，我们回顾了早期的工作，以衡量这个信号，目前的实验，和未来的机会，突出了一路走来，形成了研究领域和实验设计的经验教训。特别是，本章讨论了历史，进展，挑战和预测的探测和探索的21厘米亮度温度信号的空间结构的再电离时代使用干涉实验。我们讨论了GMRT、PAPER、LOFAR、MWA以及未来的HERA和SKA。
2019-09-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Pulsar Timing Array Based Search for Supermassive Black Hole Binaries in the Square Kilometer Array Era
下一代射电望远镜设施的出现，如平方公里阵列（SKA），将迎来一个新的时代，在这个时代，基于脉冲星定时阵列（PTA）的引力波（GW）搜索将能够使用数百个定时良好的毫秒脉冲星，而不是现有PTA中的几十个。这样一个非常大的PTA的性能的现实评估必须考虑到数据分析的挑战，由于大量的所谓的脉冲星相位参数的参数空间体积的指数增加。我们解决这个问题，并提出了这样一个评估孤立的超大质量黑洞二进制（SMBHB）搜索使用SKA时代PTA包含$10^3$的卫星。我们发现，一个全天空的搜索将能够自信地检测到非发展的来源与红移啁啾质量的$10^{10}$ $M_\odot$出约$28$（对应于一个静止帧啁啾质量$3.4\times 10^{8}$ $M_\odot$）的红移。我们讨论了重要的影响，大的距离达到SKA时代PTA GW观测光学确定SMBHB候选人。如果没有发生SMBHB检测，根据我们的结果，这是一种极不可能的情况，天空平均应变振幅上限将比现有限制提高约三个数量级。
2017-04-06 astro-ph.IM gr-qc
The Engineering Development Array: A low frequency radio telescope utilising SKA precursor technology
我们描述的工程发展阵列（EDA），这是一个低频射电望远镜，包括256双极化偶极天线作为一个相控阵工作的设计和性能。EDA的构想、开发和部署仅用了18个月，通过重新使用平方公里阵列（SKA）的先驱技术和专业知识，特别是来自默奇森宽场阵列（MWA）射电望远镜。使用漂移扫描和模型的天空亮度温度在低频率下，我们推导出EDA的接收器温度作为频率的函数。EDA被证明是天空噪声限制在60和240 MHz之间测量的频率范围内的大部分。通过使用EDA在干涉模式下与MWA，我们使用校准的Vibrium来测量阵列的绝对灵敏度。所测量的阵列灵敏度与基于阵列布局和所测量的接收器温度的模型非常匹配。结果表明，MWA型前兆技术应用于SKA尺度台站的实用性和可行性。EDA的模块化体系结构允许以分阶段的方式推出阵列升级。EDA的未来改进包括用全数字系统取代第二级波束形成器，并过渡到使用RF光纤用于第一级波束形成器的信号输出。
2017-07-11 astro-ph.IM
Performance Analysis of Distributed Radio Interferometric Calibration
基于一致性优化的分布式定标是一种计算效率高的方法，可用于LOFAR和SKA等大型射电干涉仪的定标。在天空中沿多个方向进行校准并去除明亮的前景信号是无线电干涉测量中许多科学案例的关键步骤。残差数据包含具有巨大科学意义的微弱信号，特别令人关注的是校准中使用的不完整天空模型对残差的影响。为了研究这一点，我们考虑输入未校准数据和输出残差数据之间的映射。我们推导出的输入和输出的概率密度函数，可用于研究校准的性能之间的解析关系。
2021-10-28 astro-ph.IM cs.DC
A Decentralized Framework for Radio-interferometric Image Reconstruction
针对大孔径射电望远镜海量数据处理需求，提出按空间频率并行的去中心化射电干涉成像重建框架，在多类数据集上验证了其可在保证图像质量的同时实现接近最优的2倍加速。
2025-07-29 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
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
SKATR: A Self-Supervised Summary Transformer for SKA
针对 SKA 21cm 信号训练数据昂贵且监督模型泛化受限的问题，本文提出自监督视觉 Transformer SKATR，其表征可低成本适配参数回归与生成推理，并在含噪、异模拟和高分辨率数据上实现域外泛化。
2025-05-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
To CLEAN or not to CLEAN: Data Processing in the ngVLA era
本文综述了CLEAN算法在ngVLA等下一代射电设施中的局限性，并评估了多尺度、压缩感知、贝叶斯推断及AI驱动等替代方案，提出混合方法适合近期应用、贝叶斯与AI框架代表长期方向的结论。
2025-09-18 astro-ph.IM
Deep Investigation of Neutral Gas Origins (DINGO): Options for the Processing and Storage of Radio Astronomy Data for robust Deep Spectral Line Imaging in the SKA-Era using uv-Grids
International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia（西澳大利亚大学国际无线电天文研究中心）；Australian SKA Regional Centre (AusSRC), University of Western Australia（西澳大利亚大学澳大利亚SKA区域中心）；Pawsey Supercomputing Research Centre（珀西超级计算研究中心）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Australia Telescope National Facility, CSIRO Space & Astronomy（CSIRO空间与天文澳大利亚望远镜国家设施）；ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D)（ARC三维全天空天体物理学卓越中心）
DINGO项目利用uv-网格数据和压缩技术提升SKA时代射电天文数据处理效率与存储能力，实现深度光谱线成像的稳健性。
2026-08-14 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
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
The w-effect in interferometric imaging: from a fast sparse measurement operator to super-resolution
现代射电望远镜，如平方公里阵列（SKA），将在大视场范围内探测射电天空，这导致天空图像的大w调制。这种效应使测量的活力与仔细观察的图像之间的关系复杂化。在算法方面，它会产生大量的内存和计算时间需求。然而，就天空图像的重建质量而言，它可以是一种祝福。近年来，一些工作表明，大的w调制促进扩频效果。在压缩感知框架内，这种效应增加了要恢复的信号的感知基础和稀疏基础之间的不相干性，从而导致对天空图像的更好估计。在这篇文章中，我们重新审视了在现实环境中使用凸优化的w-投影方法，其中测量算子将傅立叶中的w-项与去网格化内核耦合在一起。我们通过自适应稀疏化程序提供测量算子傅里叶部分的稀疏且快速的模型。因此，存储器需求和计算成本被显著减轻，代价是在无线电干涉测量数据模型上引入误差。我们提出了第一次调查的稀疏变量的测量算子对图像重建质量的影响。最后，我们分析了与w调制的扩频效应相关的有趣的超分辨率潜力，并通过仿真展示了它。我们的C++代码可以在GitHub上在线获得。
2017-07-13 astro-ph.IM
Radio Interferometric Calibration Using The SAGE Algorithm
LOFAR和SKA等新一代无线电合成阵列的目标是实现比现在更高的灵敏度、分辨率和频率覆盖范围，特别是在低频。为了实现这一目标，所使用的校准技术的准确性是相当重要的。此外，由于这些望远镜产生大量数据，校准收敛的速度是一个主要瓶颈。校准中的误差是由于系统噪声（天空和仪器）以及校准技术本身引入的估计误差，我们称之为求解器噪声。我们将求解器噪声定义为最优解（未被系统噪声破坏的未知量的真实值）与通过校准获得的解之间的距离。我们提出了空间交替广义期望最大化（SAGE）校准技术，这是一个修改的期望最大化算法，并比较其性能与传统的最小二乘校准的基础上，由每种技术引入的求解器噪声水平。为此，我们开发的统计方法，使用校准的解决方案，以估计求解器噪声的水平。SAGE校准算法在精度和收敛速度方面都产生了非常有前途的结果。我们采用的比较方法引入了一个新的框架来评估不同校准方案的性能。
2011-02-16 astro-ph.IM
Stacking of SKA data: comparing uv-plane and image-plane stacking
叠加作为一种研究无法单独探测到的物体的工具，即使对于无线电干涉测量数据也越来越受欢迎，并将在SKA时代得到广泛应用。堆叠通常使用成像数据而不是直接使用紫外线数据来完成。我们已经研究和开发了一种新的算法来做叠加使用的紫外线数据。我们进行了广泛的模拟比较图像堆叠，并总结这些模拟的结果。此外，我们讨论了SKA产生的巨大数据量的影响。访问uv叠加数据提供了很大的优势，因为它允许正确分析校准伪影以及源属性（如大小）的结果。对于SKA来说，主要的挑战在于紫外线数据的存档。为了稳健的叠加分析的目的，强烈希望将校准的UV数据至少保持在平均形式中，或者实现叠加队列，其中可以在观测之前提供叠加位置并且几乎实时地完成UV叠加。
2015-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Probing Magnetic Fields using the Giant Metrewave Radio Telescope
我们提出了第一个分光偏振射电观测应用旋转测量（RM）合成干涉数据从巨型米波射电望远镜（GMRT）在610 MHz。光谱偏振测量需要测量大量的仪器系统学，以便校准它们的效果-这是即将到来的SKA探路者目前面临的技术问题。我们完全校准的数据允许的峰值法拉第深度和极化分数进行测量，在该领域的M51在610 MHz的sub-mJy紧凑型源。在相互作用的星系对中的扩散扩展发射被证明是去极化低于灵敏度极限。用GMRT对线性极化进行调查现在是可行的，并且可以用于对低频下的现行去极化机制进行约束-改善极化源计数估计并约束下一代设施（如SKA）的RM网格观测。
2013-09-18 astro-ph.IM
Advanced computing for reproducibility of astronomy Big Data Science, with a showcase of AMIGA and the SKA Science prototype
本文探讨了通过高级计算技术提升天文学大数据可重复性，展示了AMIGA和SKA科学原型的应用与挑战。
2026-01-12 astro-ph.IM cs.DC
Green computing toward SKA era with RICK
本研究针对 SKA 时代海量数据处理的高能耗挑战，提出并测试了基于 RICK 代码的 w-stacking 算法在异构 HPC 平台上的 CPU 与 GPU 方案，通过定义“绿色生产率”指标，揭示了能耗与计算时间之间的权衡关系。
2025-04-01 astro-ph.IM cs.DC
MORESANE: MOdel REconstruction by Synthesis-ANalysis Estimators. A sparse deconvolution algorithm for radio interferometric imaging
（arXiv摘要）近年来，射电望远镜得到了巨大的发展，其能力也有了巨大的提高。这些系统要求设计更先进的技术，不仅用于运输、储存和处理新一代无线电干涉测量数据，而且用于恢复这些数据中所含的天体物理信息。在本文中，我们提出了一种新的无线电反卷积算法命名为MORESANE和它的应用程序完全真实的模拟数据的MeerKAT，SKA的前兆之一。该方法是针对野外观测中观测到的亮度微弱、形态复杂、可能隐藏在亮射电源的脏束旁瓣中的漫射天文源恢复的困难情况而设计的。MORESANE是一个贪婪算法，它结合了互补类型的稀疏恢复方法，以重建最合适的天空模型从观测到的无线电活动。一个合成的方法是用于重建的图像，其中的合成原子表示未知的来源是学习使用分析先验。我们将这种新的去卷积方法应用于对星系团和M31中HII区域的射电观测的完全真实的模拟。我们表明，MORESANE是能够有效地重建图像组成的各种来源的无线电干涉数据。与其他可用算法（包括多尺度CLEAN和Li等人（2011）和Carrillo等人（2012）最近提出的方法）的比较表明，MORESANE在总通量/表面亮度守恒和重建模型的保真度方面都提供了有竞争力的结果。MORESANE似乎特别适合于恢复扩散和扩展源，以及已知存在于星系团中的明亮和紧凑的射电源。
2014-12-17 astro-ph.IM
Accelerating radio astronomy imaging with RICK: a step towards SKA-Mid and SKA-Low
INAF-Osservatorio astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；ICSC – Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing（高性能计算、大数据与量子计算国家研究中心）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文学系）；Istituto di Radioastronomia, INAF（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）
RICK 2.0 利用 HeFFTe 库实现高效分布式快速傅里叶变换，提升射电成像性能，适用于 SKA-Mid 和 SKA-Low 项目。
2026-01-27 astro-ph.IM cs.DC
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
astroCAMP: A Community Benchmark and Co-Design Framework for Sustainable SKA-Scale Radio Imaging
EPFL（洛桑联邦理工学院）；Univ Rennes, INSA Rennes（雷恩大学，雷恩国立应用科学学院）；Univ Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）
astroCAMP提出统一的评估指标和标准化数据集，用于SKA级射电成像的跨平台评估和多目标协同设计，解决硬件-软件协同设计中的性能、可持续性和经济性问题。
2026-05-13 astro-ph.IM cs.DC cs.PF
Prospects for Discovering Pulsars in Future Continuum Surveys Using Variance Imaging
在Dai等人（2016）中，我们开发了一种形式主义，用于从包含时间和频率信息的标准干涉无线电图像计算方差图像。方差成像与未来的无线电连续调查，使我们能够识别无线电脉冲星，并作为一个补充，传统的脉冲星搜索是最敏感的严格的周期性信号。在这里，我们进行模拟来预测我们可以在未来的连续调查中使用方差成像发现的卫星数量。我们表明，澳大利亚SKA探路者（ASKAP）的宇宙进化图（EMU）调查可以发现$\sim30$正常的恒星和$\sim40$毫秒恒星（MSP）超过和超过今天已知的数量，同样的，一个全天空连续调查与SKA-MID可以发现$\sim140$正常的恒星和$\sim110$ MSP与此技术。EMU和SKA-MID的方差成像将检测具有大占空比的双星，因此是在相对论双星系统中寻找MSP和双星的潜在工具。与目前在南半球银河系高纬度地区进行的脉冲星调查相比，EMU和SKA-MID的方差成像将更加灵敏，并将能够探测色散测量值在$\sim10$和100 cm $^{-3}$ pc之间的脉冲星。
2017-08-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Deep Investigation of Neutral Gas Origins (DINGO): Options for robust Deep Spectral Line Imaging in the SKA-Era
University of Western Australia（西澳大学）；Australia Telescope National Facility, CSIRO Space & Astronomy（澳大利亚望远镜国家设施，CSIRO空间与天文学部）；International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR)（国际射电天文研究中心）；ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D)（ARC三维全天空天体物理学卓越中心）；Pawsey Supercomputing Research Centre（Pawsey超级计算研究中心）
本文提出了一种uv-网格堆叠方法，用于在SKA时代实现稳健的深度光谱线成像，相比传统方法和默认图像堆叠方法，能更有效地恢复中性氢流量并减少非物理伪影。
2026-08-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Compression of interferometric radio-astronomical data
射电天文学数据的数量对于处理和存储具有高时间和频率分辨率以及大带宽的射电观测数据是一个相当大的负担。干涉射电天文数据的有损压缩被认为是为了减少可见度数据量和加快处理速度。介绍了一种名为“Dysco”的新压缩技术，该技术由两个步骤组成：归一化步骤，其中将分组的vibrations归一化为具有类似的分布;以及量化和编码步骤，其使用抖动方案将值舍入为给定的量化方案。测试了几种非线性量化方案，并将其与不同的数据归一化方法相结合。用不同的处理策略和不同的归一化和量化组合处理了来自LOFAR和MWA望远镜的观测数据集。在图像平面中测量压缩的效果。由有损压缩技术添加的噪声表现得像正常的系统噪声。Dysco的准确性取决于数据的信噪比：有噪声的数据可以压缩，图像质量损失较小。典型的相关器的时间和频率分辨率的数据可以被压缩的一个因素为6.4 LOFAR和5.3 MWA的观察与小于1%的系统噪声。压缩技术的实现被发布，其提供Casacore存储管理器并允许透明编码和解码。编码和解码比典型磁盘的读/写速度更快。该技术可用于LOFAR和MWA，以减少存储观测数据的归档空间需求。来自SKA-low的数据可能会被压缩与LOFAR相同的量。同样的技术也可以用来压缩来自其他望远镜的数据，但可能需要不同的比特率。
2016-09-07 astro-ph.IM
Starobinsky in Stereo: SKA-CMB Synergy in SBI
本文利用模拟基推断框架结合 SKA 的 21 cm 层析数据与 CMB 数据，以 Starobinsky 暴胀模型为例，证明神经摘要方法能显著提升对暴胀参数和宇宙学参数的约束精度。
2025-08-18 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
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
Community Paper on Radio Astronomy Infrastructures
近年来，由于数字技术和处理速度的进步，新技术的发展以及新的强大设施的前景，射电天文学经历了惊人的进步。LOFAR是世界上最大的望远镜，它扩展了低频的经典射电窗口。ALMA开启了毫米波长的新时代，计划中的SKA将彻底改变宇宙科学，远远超出传统天文学的限制。射电天文学研究在分辨率、灵敏度和图像保真度方面取得了飞跃。在德国，社区可以获得一流的设施和培训机会。Effelsberg望远镜仍然是厘米波段射电天文学研究的旗舰，并作为新技术的测试平台，LOFAR显着扩大了德国社区，现在包括六个德国站和一个由GLOW财团协调的LOFAR长期档案。SKA将在未来十年成为一个变革性的天文设施，德国社会期待着广泛参与SKA支持的研究。
2018-02-23 astro-ph.IM
From Local to Remote: VisIVO Visual Analytics in the Era of the Square Kilometre Array
针对SKA时代海量数据挑战，本文介绍VisIVO可视化分析工具从本地向远程客户端-服务器架构的演进，以利用HPC集群并行处理大规模数据集。
2025-03-31 astro-ph.IM
The ViSta method for optimized stacking of broadband interferometric data in the Fourier domain
Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati（高等师范学校）；INAF - Istituto di Radioastronomia - Italian ALMA Regional Centre（国家天体物理研究所射电天文台意大利ALMA区域中心）；Institute for Fundamental Physics of the Universe (IFPU)（宇宙基础物理研究所）；INAF - Istituto di Radioastronomia（国家天体物理研究所射电天文台）；Istituto Nazionale Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Trieste（国家核物理研究所的里雅斯特分部）
该研究提出优化版ViSta方法，可在傅里叶域对射电至亚毫米波段干涉测量数据的可见度进行堆叠，提升弱源探测的信噪比，适配SKA时代数据处理需求，可利用海量存档数据。
2026-09-03 astro-ph.GA astro-ph.IM
Data Multiplexing in Radio Interferometric Calibration
新的和即将推出的无线电干涉仪将产生前所未有的数据量，需要非常强大的计算机进行处理。这是一个限制因素，因为涉及到大的计算能力和能源成本。这种局限性限制了无线电干涉测量中的几个关键数据处理步骤。一个这样的步骤是校准，其中确定并校正数据中的系统误差。准确的校准是实现射电天文学许多科学目标的重要组成部分，利用频率上系统误差的连续性的一致性优化的使用显著提高了校准精度。为了达成充分共识，需要同时校准所有频率的数据。在SKA机制中，如果可用的计算代理没有同时处理来自所有频率信道的数据的资源，则这可能变得棘手。在本文中，我们提出了一种复用方案，是基于交替方向的乘法器（ADMM）与循环更新。通过这种方案，可以使用比数据可用的频率数量少得多的计算代理来同时校准完整的数据集。我们给出了模拟结果，以显示所提出的多路复用方案的可行性，同时校准一个完整的数据集时，有限数量的计算代理可用。
2017-11-29 astro-ph.IM cs.DC
Characterizing Beam Errors for Radio Interferometric Observations of Reionization
在21厘米干涉测量实验中，由于天空和仪器之间的耦合而产生的色度是一个限制系统效应。这种耦合是由仪器的初级光束产生的;因此，以极高的精度知道光束是很重要的。在这里，我们展示了如何已知的光束不确定性可以使用数据库的光束模型的特点。在这个介绍性的工作中，我们专注于波束误差所产生的物理偏移和/或破碎的天线在一个站。我们使用的公共代码OSKAR生成一个“理想”的SKA波束形成的256天线定期间隔在一个35米的圆圈，以及一个大型数据库的“扰动”波束采样分布的断裂/偏移天线。我们使用主成分分析（PCA）和核PCA（KPCA）分解光束误差（“理想”减去“扰动”）。使用20个分量，我们发现PCA/KPCA可以将我们数据集中的波束残差减少60-90%，与理想波束的假设相比。利用模拟观测的宇宙信号加上前景，我们发现，假设理想的光束可以导致1%的误差EoR窗口和10%的楔形的2D功率谱。当用PCA/KPCA来表征光束不确定性时，在EoR窗口中功率谱的误差减小到0.01%以下，在楔形区域中小于1%。我们的框架可以用来表征，然后边缘化的不确定性，在光束鲁棒的下一代21厘米参数估计。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Uncertainty quantification for radio interferometric imaging: II. MAP estimation
不确定性量化是无线电干涉成像中一个关键的缺失部分，随着无线电干涉测量的大数据时代的到来，它只会变得越来越重要。执行贝叶斯推断的统计采样方法，如马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）采样，原则上可以恢复图像的完整后验分布，然后可以量化不确定性。然而，对于大规模的数据大小，如平方公里阵列（SKA）所预期的数据大小，由于其固有的计算成本，即使不是不可能应用任何MCMC技术，也将是困难的。我们制定贝叶斯推断问题与稀疏促进先验（压缩感知的动机），我们恢复最大后验（MAP）点估计的无线电干涉图像的凸优化。利用概率集中理论的最新发展，我们通过后处理恢复MAP估计来量化不确定性。提出了三种量化不确定性的策略：（i）最高后验密度可信区域;（ii）局部可信区间（cf.误差条）;以及（iii）图像结构的假设检验。这些形式的不确定性量化提供了丰富的信息，用于以统计稳健的方式分析无线电干涉观测。我们的MAP为基础的方法是大约$10^5$倍的计算速度比国家的最先进的MCMC方法，此外，支持高度分布式和并行算法结构。我们基于MAP的技术首次为无线电干涉成像提供了一种量化不确定性的方法，以获得真实的数据量和实际用途，并可扩展到射电天文学的新兴大数据时代。
2018-09-11 astro-ph.IM cs.IT math.IT
