Morphometric analysis in gamma-ray astronomy using Minkowski functionals: II. Joint structure quantification
我们追求一种新的形态分析检测源极高能伽玛射线计数地图的结构偏离背景噪声。因为来自积分几何的Minkowski泛函量化了计数映射本身的形状,所以形态度量分析包括无偏的结构信息,而无需关于源的先验知识。它们的分布提供了关于背景的复杂几何信息的访问。我们结合随机几何和统计物理的技术,以确定所有闵可夫斯基泛函的联合分布。我们实现了一个准确的表征的背景结构的大扫描窗口(与高达$15\times15$像素),其中微观状态的数量变化超过64个数量级。此外,在详细的模拟研究中,我们确认了背景噪声中的特征的统计意义,并讨论了如何校正试验效应。我们还提出了一个局部校正的检测器的影响,可以大大提高分析的灵敏度。在本系列的第三篇论文中,我们将使用这里导出的精细结构表征进行更灵敏的数据分析,从而可以检测到以前未检测到的源。
2017-10-10 astro-ph.IM
RadioNet3 Study Group White Paper on: The Future Organisation and Coordination of Radio Astronomy in Europe
QueSERA研究小组(QSG)已被RadioNet董事会委托编写一份关于欧洲射电天文学未来组织和协调的白皮书。本白皮书描述了QSG讨论的选项以及我们关于如何前进的结论。我们建议,作为第一步,无线电网络,建立作为一个实体,坚持之间的EC合同,并负责准备或协调响应EC的机会,具体到射电天文学研究基础设施领域。RadioNet-work应提供一个安全网,确保欧洲各射电天文学合作伙伴之间的合作与协作无论有没有欧盟委员会的资助都能维持下去。
2016-02-12 astro-ph.IM
After the SKA - Radio Astronomy in 2049
平方公里阵列的概念是为了确保射电天文学在21世纪初继续以与前50年相同的令人印象深刻的速度发展。SKA望远镜的设计是为了铺平道路,以更大的灵敏度。那么,该项目面临哪些技术挑战,哪些关键创新将推动SKA的成功?下一个射电天文学大型科学项目会是什么样子?在这篇文章中,作者讨论了未来几十年可能的进步途径,并评论了射电天文学在2049年的地位-作者的第70年(可能是她的退休)。
2012-12-09 astro-ph.IM
The Impact of GSM towers in Radio Astronomy
本研究采用基于概率的多维框架,发现MeerKAT周边GSM基站位置与射电频率干扰高概率相关,但时段与RFI在68%置信水平下无显著关联。
2023-06-16 astro-ph.IM
Frequency Reference Stability and Coherence Loss in Radio Astronomy Interferometers Application to the SKA
平方公里天线阵(SKA)作为射电天文干涉仪,其频率基准的稳定性要求是由频率基准的不稳定性引起的相干损失的最大可接受程度。本文分析了射电天文台阵频率基准不稳定性的表征与相干损失之间的关系。从阿伦偏差给出的不稳定性特性的相干损失的计算进行了审查。一些实际的方面和局限性进行了分析。
2018-01-16 astro-ph.IM
Quiet Skies Report: A Primer on Protecting Radio Astronomy in the Age of Satellite Mega-Constellations
California Institute of Technology(加州理工学院)
本报告旨在指导如何在卫星mega-星座时代保护射电天文,介绍射电天文学的基本概念及干扰管理的工具和方法。
2025-11-30 astro-ph.IM
Radio quiet, please! - protecting radio astronomy from interference
无线电频谱对于天文学研究和其他频谱使用者来说是一种有限且日益宝贵的资源。使射电天文学使用的频带尽可能不受不必要的射频干扰(RFI)至关重要。频谱管理是实现这一目标的工具之一,其目的包括对其他频谱用户发射到射电天文学频带的RFI水平设定监管限制。这涉及与国家、区域和全球各级的监管机构和其他频谱用户进行讨论。全球频谱管理框架由国际电信联盟的《无线电规则》制定,该规则规定,如果干扰使测量的不确定性增加10%,则干扰对射电天文学有害。《无线电规则》每三至四年修订一次,这是一个由四个在频谱管理方面代表射电天文学界利益的组织(IUCAF、CORF、CRAF和RAFCAP)积极参与的过程。这四个组织目前的兴趣和活动范围从保护通过监管措施取得的成果,到展望高频使用和巨型射电望远镜使用的未来。
2009-06-12 astro-ph.IM
A description of the radio astronomy data processing tool DDF Pipeline
本研究介绍了最初为LOFAR射电望远镜设计、可作为SKA数据处理候选的射电天文数据处理工具DDF Pipeline,并通过粗粒度剖析表征其性能。
2025-09-03 astro-ph.IM cs.DC
A Radio-Frequency-over-Fiber link for large-array radio astronomy applications
介绍了加拿大氢强度测绘实验(CHIME)的425-850 MHz光纤射频(RFoF)链路原型。该设计是基于直接调制的法布里-珀罗(FP)激光器,在环境温度下工作,和单模光纤。分析了RFoF链路的动态性能、增益稳定性和相稳定性。在Dominion射电天体物理天文台为CHIME原型建造的双元件干涉仪上进行的测试表明,RFoF可以成功地用作CHIME望远镜和其他大阵列射电天文学应用的模拟信号传输的成本效益解决方案
2013-10-02 astro-ph.IM
Radio Astronomy Transformed: Aperture Arrays - Past, Present & Future
我回顾了孔径阵列的早期发展及其在射电天文学中的作用。这项技术在20世纪60年代末的消亡,以及抛物面天线兴起的原因也被考虑在内。与安提基西拉机制(见这些会议记录)作为一个失去的技术的相似之处简要介绍。孔径阵列重新进入射电天文学的世界,因为建造一个收集面积为1平方公里的巨大射电望远镜(平方公里阵列,SKA)的想法出现了。信通技术的巨大进步改变了孔径阵列的能力、灵活性和可靠性。在20世纪90年代中期,ASTRON开始开发和实验第一个用于射电天文学的高频孔径阵列瓦片- AAD,OSMA,THEA和EMBRACE。在这些努力的推动下,射电天文学的相控阵馈源(PAF)被发明出来,LOFAR本身成为下一代望远镜和SKA的主要开拓者。与此同时,孔径阵列为射电天文学提供的同样优势已经使碟形天线在许多不同的民用和军事应用中过时了。LOFAR和其他孔径阵列(MWA,LWA和PAPER)的第一次调试结果目前表明,这种技术可以改变射电天文学超过20年的无线电频谱,频率至少达到1.5 GHz。这种“射电天文学的重新发明”对整个SKA的设计和形式具有重要意义。建立一个SKA,只是“类固醇VLA”是根本不够好。就像安提基特拉机制本身一样,我们必须让未来的天文学家感到惊讶-他们和这一代人都应该得到同样的东西。
2012-11-27 astro-ph.IM
Quantum Radio Astronomy: Data Encodings and Quantum Image Processing
本文探索量子图像处理在射电干涉测量中的应用,评估不同量子图像表示并证明其在识别明亮射电源时具备指数级加速优势,同时提出一种用于干涉仪可见度自校准的新型变分量子算法。
2024-02-09 astro-ph.IM
The statistics of low frequency radio interference at the Murchison Radio-astronomy Observatory
我们的特点的低频射频干扰(RFI)的环境在默奇森射电天文台(MRO),选择的位置为平方公里阵列的低频分量。数据收集自位于MRO的BIGHORNS仪器,该仪器记录了2014年11月至2015年3月期间70至300 MHz之间的连续带宽。这些数据经过处理以识别RFI,我们描述了一系列时域和频域的统计数据,包括将RFI占用率和信号功率建模为一系列分布函数,目的是帮助未来的科学家和操作人员进行观测规划。
2016-10-15 astro-ph.IM
Spectrometers and Polyphase Filterbanks in Radio Astronomy
这篇评论介绍了光谱仪,并讨论了它们在射电天文学中的应用。虽然介绍了各种技术,但特别强调数字系统。讨论了三种不同类型的数字光谱仪:自相关光谱仪、傅里叶变换光谱仪和多相滤波器组光谱仪。鉴于多相滤波器组的日益普及和显著优势,本文将详细介绍多相滤波器组。不同的光谱仪技术的相对优势和劣势进行了比较和对比,并提出了实施考虑。
2018-05-09 astro-ph.IM
Adventures in Radio Astronomy Instrumentation and Signal Processing
本论文描述了几种用于数字化和处理利用射电望远镜收集的模拟天文信号的仪器的设计和实现。现代射电望远镜具有显著的数字信号处理需求,通常使用在现场可编程门阵列中实现的定制处理引擎来最好地满足这些需求。这些需求基本上源于天文学家希望观察的越来越大的模拟带宽,导致需要实时处理大量数据。我们专注于光谱仪的发展,以改善艾伦望远镜阵列,哈特比斯多克射电天文台望远镜,南赛射电望远镜和帕克斯射电望远镜上的脉冲星科学。我们还介绍了我们进行的实时脉冲星计时仪器的发展工作。本论文中所描述的所有工作都是使用加州大学伯克利分校天文信号处理和电子研究中心(CASPER)开发的通用天文处理工具和硬件进行的。我们成功地在几个望远镜上部署了完全采用CASPER技术建造的仪器,这有助于验证CASPER倡导的射电天文仪器开发方法。
2011-09-02 astro-ph.IM
Quantum Radio Astronomy: Quantum Linear Solvers for Redundant Baseline Calibration
针对未来大型射电望远镜海量数据处理受限于传统计算资源的问题,研究探索了在NISQ计算机和量子退火机中使用变分量子线性求解器与组合求解器进行冗余基线校准的可行性,证明其有效但受限于当前量子硬件。
2023-10-18 astro-ph.IM
Polarization in Low Frequency Radio Astronomy
本章介绍低频射电天文学中偏振测量的概念。在这种情况下,无线电波通常不是原子或分子跃迁谱线的特征,而是通过电磁辐射释放自由能的不稳定粒子分布函数的特征。由于射电源区通常是磁化的,传播介质(至少靠近源)是各向异性的,极化取决于局部磁场方向、传播模式和传播方向。
2019-01-11 astro-ph.IM
The Cavendish Computors: The women working in scientific computing for Radio Astronomy
第二次世界大战后几十年剑桥大学卡文迪什实验室射电天文学科学计算历史的讨论。这涵盖了射电天文学孔径合成技术的发展,以及如何使用该大学数学实验室开发的新计算技术:EDSAC,EDSAC 2和TITAN计算机。它着眼于射电天文学小组所取得的科学进步,特别是与稳态假设相矛盾的证据的收集。它还研究了允许建造更大望远镜的软件进步:快速傅立叶变换(FFT)和去网格算法。在整个过程中,妇女的贡献被发现,从他们为科学出版物绘制的图表,通过编程和操作计算机,到撰写科学论文。
2022-07-21 astro-ph.IM cs.CY physics.hist-ph
Real-time stream processing in radio astronomy
现代射电天文学的一个主要挑战是处理宽带接收器产生的大量数据。如此大的数据速率通常对于单个设备来说太大了,因此处理必须在并行工作的多个设备上进行。这些设备必须协同工作,以实时处理传入的数据,将数据量减少到可管理的大小,并输出科学就绪的数据产品。本章的目的是对射电望远镜的数字系统通常是如何实现的进行了广泛的概述,重点是在多个计算设备上的实时流处理。
2019-12-19 astro-ph.IM
Radio astronomy in Africa: the case of Ghana
南非通过Hartebeesthoek射电天文台(HartRAO)在非洲射电天文学方面发挥了主导作用。它继续与目前的七碟MeerKAT前体阵列(KAT-7)一起取得进展,导致64碟MeerKAT和巨大的平方公里阵列(SKA),将用于变革射电天文学研究。加纳是SKA的非洲合作伙伴,在过去六年中一直接受南非的指导,不久将在射电天文学领域崭露头角。该国将很快拥有一个科学质量的32米碟形天线,它是由一个冗余的卫星通信天线改造而成的。最初,它将配备5 GHz和6.7 GHz接收器,随后将配备1.4 - 1.7 GHz接收器。该望远镜的设计目的是作为单碟观测台使用,并参加正在发展的非洲甚长基线干涉测量网络和欧洲甚长基线干涉测量网络。加纳被指定在可能的SKA第2阶段期间主办一个远程台站。该国位于赤道以北5度的位置使其具有独特的优势,可以看到整个银河系和几乎整个天空。在这篇文章中,我们介绍了加纳在射电天文学领域的情况,以及工程师和天文学家即将开展的科学/技术。
2015-04-06 astro-ph.IM
A Wideband, Four-Element, All-Digital Beamforming System for Dense Aperture Arrays in Radio Astronomy
密集排列的全数字孔径阵列是平方公里阵列(SKA)射电望远镜所需技术开发的一个关键领域。数字孔径阵列的实时信号处理系统的设计是目前世界范围内探路者项目的核心挑战。我们描述了这样的工作的中期结果;一个分层的,频域波束形成架构,用于合成从数字孔径阵列的宽带天线馈源的天空波束。
2010-01-12 astro-ph.IM
Data Models for Radio Astronomy in the VO
数据模型是自动数据处理的重要组成部分,但在试图将来自许多不同数据源的数据联系在一起时更是如此,国际虚拟天文台就是这种情况。在这次演讲中,我们将回顾IVOA中使用的不同数据模型,数据建模工作的哪些部分仍然不完整,特别是在无线电波段,以及AMIGA小组在IVOA数据建模工作组内所做的工作,以克服缺少数据模型和支持射电天文学的缺点。
2009-01-16 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
Adaptive selective sidelobe canceller beamformer with applications in radio astronomy
我们提出了一种新的算法,适用于使用移动和合成孔径阵列成像的参数估计。新方法的结果在更高的分辨率和更准确的估计比常用的方法时,强干扰源存在的内部和外部的视野(地面干扰,混淆源)。
2010-08-30 astro-ph.IM
A metamaterial with applications in broad band antennas used in radio astronomy and satellite communications
微波频率下的电磁超材料在工业和研究中得到了很好的建立。最近的工作表明,一种特定的金属超材料可以有助于提高射电天文学和卫星电信中使用的喇叭天线的性能。在这篇文章中,我们证明了这一论点,找到了一种创新类型的元环显着的可制造性与潜力,以提高在这些领域的最先进的。然后在实验室中制造和表征由元环形成的开创性元喇叭天线,其在倍频程带宽上显示出优异的特性,特别是在交叉极化方面,这是射电天文学和电信中的关键指标;以及旁瓣电平,回波损耗和增益。
2022-06-15 astro-ph.IM physics.ins-det
Spiking Neural Networks for Radio Frequency Interference Detection in Radio Astronomy
International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia(西澳大利亚大学国际射电天文研究中心);School of Physics, Mathematics and Computing, University of Western Australia(西澳大利亚大学物理、数学与计算学院)
本文提出利用脉冲神经网络进行射频干扰检测,通过时间序列分段任务实现高效实时处理,展示了在合成和实测数据上的良好性能。
2025-10-24 astro-ph.IM cs.NE
Hint assisted reinforcement learning: an application in radio astronomy
ASTRON, The Netherlands Institute for Radio Astronomy(荷兰射电天文研究所(ASTRON))
基于模型的强化学习已被证明比无模型方法更有效。另一方面,在基于模型的强化学习中,动力学模型的构建增加了复杂性。射电天文学中的数据处理任务是这样一种情况,其中通过强化学习本身解决的原始问题是创建模型。幸运的是,许多基于统计学或信号处理的方法确实存在,可以执行相同的任务,我们可以利用它们来建议采取的最佳行动,或者换句话说,提供“提示”。我们建议使用由环境产生的“提示”作为强化学习过程的辅助工具,以减轻模型构建的复杂性。对软演员评价算法进行了改进,引入了提示,并采用不等式约束乘子算法中的交替方向法对智能体进行训练。在几个环境中的结果表明,我们得到了增加的采样效率相比,无模型的方法使用提示。
2023-01-10 astro-ph.IM cs.LG
A Sustainable approach to large ICT Science based infrastructures; the case for Radio Astronomy
用于射电天文学的大型传感器基础设施将是世界上最密集的数据驱动项目之一,面临非常高的电力需求。这些基础设施及其相关处理高性能计算(HPC)设施的地理分布广泛,需要绿色信息和通信技术(ICT)。需要低功耗计算、高效数据存储、本地数据服务、智能电网电源管理和可再生能源的组合。在这里,我们概述了射电天文学项目的主要特点和创新方法,以解决功率效率和长期功率可持续性问题,重点是绿色ICT科学。
2014-06-06 astro-ph.IM physics.ins-det physics.soc-ph
Space Radio Astronomy in the next 1000001 (binary) years
射电天文学和积极探索太空是同行:两者都始于20世纪30年代的爱好者的努力,并在20世纪40年代至50年代获得了重大的技术推动。因此,为了在这个非常特别的会议上进行简短的回顾,将这些人类努力的年龄估计为1000001(二进制)年是公平的。这些年来,射电天文学家和空间探索者做出了许多富有挑战性和富有成效的协调努力。在这些成就中,可以提到几个非常成功的星载CMB观测站、三个轨道VLBI飞行任务、在迄今为止对地球观测者关闭的频谱窗口进行无线电观测的第一个例子,以及许多尚待实施的倡议,这些倡议正处于走向世界所有主要空间机构发射台的不同阶段。在这篇评论中,我将给出一个鸟瞰图的面向空间的射电天文学过去的成就,并放大到几个项目和想法,将进一步推动射电天文学的存在到人类的空间议程在未来1000001(二进制)年。根据这次会议的主题,重点将放在VLBI和SKA的空间前沿。
2012-10-30 astro-ph.IM
Self-supervised learning for radio-astronomy source classification: a benchmark
University of Catania(卡塔尼亚大学);INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania(意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台);Macquarie University(麦考瑞大学);University of Milano Bicocca(米兰比可卡大学)
本文以SKA射电天文数据为背景,系统评估自监督学习在射电源分类中的效果,发现SSL在线性评估下显著优于传统预训练模型,并公开了模型与代码。
2024-11-22 astro-ph.IM cs.CV
Modelling steerable beams of satellite constellations for radio astronomy impact studies
SKA Observatory(平方公里阵列望远镜观测台);IAU Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference(国际天文学联合会暗静天空保护中心);Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology(翁萨拉空间天文台,查尔姆斯理工大学)
本文提出了一种基于模拟和测量数据的方法,用于模拟和估计具有可转向波束模式的卫星辐射模式的百分位数,以研究卫星下行链路对射电天文观测的影响。
2025-03-11 astro-ph.IM
Application of Lossless Data Compression Techniques to Radio Astronomy Data flows
射电天文学的现代实践的特点是极端的数据量和速率,主要是因为可以实现的信噪比和需要奈奎斯特采样的支持方式所需的RF带宽之间的直接关系。这些数据流的传输成本高昂。通过研究典型数据流的统计性质并应用信息论领域的公知技术,以下工作表明,典型射电天文学数据流的无损压缩在理论上是可能的。确定可能压缩程度的关键参数是数据的标准差。压缩的实际应用可以证明有利于降低新一代仪器(如平方公里阵列)的数据传输和(可以说)存储成本。
2014-05-22 astro-ph.IM cs.IT math.IT
Astrophysics as a Service: Turning radio astronomy as an opportunity to impact society and businesses
本文介绍阿根廷射电天文研究所长期推进射电天文基础研究成果向国家空间项目及中小企业转移,疫情下转型加速拓展至医疗等领域,探索弥合基础科学与社会需求差距的实践。
2024-01-29 astro-ph.IM physics.ed-ph physics.soc-ph
Current New Zealand Activities in Radio Astronomy: Building Capacity in Engineering & Science for the Square Kilometre Array
我们介绍了新西兰在射电天文学和无线电工程领域的最新进展,特别关注其他地方没有报道的贡献,这些贡献希望直接或间接地有助于新西兰参与国际平方公里阵列(SKA)项目。我们讨论的SKA项目在新西兰的地位,特别是新西兰平方公里阵列研究和发展财团的活动。
2010-02-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Alternative Adaptive Filter Structures for Improved Radio Frequency Interference Cancellation in Radio Astronomy
在射电天文学中,来自仅接收射频干扰(RFI)的辅助天线的参考信号可以被修改以在天文学接收器处模拟RFI环境。然后可以从天文信号路径中消除RFI。然而,天文学家通常只需要信号统计。如果RFI统计变化缓慢,则可以以比标准自适应滤波器所需的速率低得多的速率将消除应用于信号相关性。在本文中,我们描述了五个抵消器设置;预相关和后相关抵消器,使用一个或两个参考信号以不同的方式。理论上的残余RFI和增加的噪声水平进行检查,并证明使用微波电视RFI在澳大利亚望远镜紧凑阵列。RFI被衰减到低于系统噪声,至少降低20 dB。虽然双参考消除器比单参考消除器增加更多的参考噪声,但这种噪声是零均值的,只会增加系统噪声,从而降低灵敏度。残留在单参考消除器(但不是双参考消除器)输出中的残余RFI设置非零噪声基底,其不像随机系统噪声那样起作用,并且可能限制可实现的灵敏度。因此,双参考消除器通常会导致更好的消除。双参考前相关抵消器需要双抵消器设置才有用,并给出与双参考后相关抵消器等效的结果。
2010-04-06 astro-ph.IM
E(2) Equivariant Self-Attention for Radio Astronomy
University of Manchester(曼彻斯特大学)
在这项工作中,我们引入组等变自注意模型来解决天文学中可解释的射电星系分类问题。我们评估各种顺序的循环和二面角的等方差,并表明,包括等方差作为一个先验既减少了所需的时代,以适应数据和结果在提高性能。我们强调了当使用自我注意作为一个可解释的模型时等变的好处,并说明了等变模型如何在统计上参加与人类天文学家相同的分类功能。
2021-11-30 astro-ph.IM cs.CV
Characterization of a dense aperture array for radio astronomy
EMBRACE@Nancay是一种原型仪器,由4608个密集排列的天线元件组成,形成一个完全采样的、未阻塞的孔径。这项技术是为平方公里阵列提出的,具有提供极大视场的潜力,使其成为理想的测量仪器。我们描述的系统,校准程序,并从原型的结果。
2016-02-25 astro-ph.IM
The impact of JPEG2000 lossy compression on the scientific quality of radio astronomy imagery
预计未来射电望远镜(如平方公里阵列(SKA)及其前身)将捕获的大量数据提出了新的数据挑战,包括数据传输和存储的成本和技术可行性。图像和数据压缩将成为减少数据量的重要技术。定量分析了JPEG2000有损小波图像压缩算法对射电天文图像数据质量的影响。通过使用压缩数据评估杜尚源查找器的完整性,可靠性和源参数化来完成此分析。在这里,我们发现JPEG 2000图像压缩有可能去噪图像立方体,但这种效果只在高压缩率下显着,其中源参数化的准确性降低。
2014-06-30 astro-ph.IM
A Cryogenic Ultra-Low-Noise MMIC-based LNA with a discrete First Stage Transistor Suitable for Radio Astronomy Applications
本文提出了一种基于MMIC的低噪声放大器的设计方案。该设计使用分立的100 nm InP HEMT放置在现有的InP MMIC LNA的前面,以降低LNA的整体噪声温度。这种新方法被称为MMIC(T+MMIC)LNA前面的晶体管,具有超过40 dB的增益和9.4K的平均噪声温度,而在8 K的物理温度下,在27- 33 GHz带宽上测量的等效MMIC LNA的平均噪声温度为14.5K。一个简单的ADS模型提供了进一步的见解的低噪声放大器的操作,并讨论了一个潜在的射电天文学应用
2013-10-11 astro-ph.IM
Multidimensional RFI Framework for Characterising Radio Astronomy Observatories
射频干扰(RFI)在历史上一直困扰着射电天文学,随着电子技术的迅速普及和望远镜灵敏度的提高,这种干扰变得更加严重。我们提出了一个多维的概率框架,用于表征周围的无线电天文站点,使用自动标记的数据从阵列本身的RFI环境。我们使用MeerKAT射电望远镜约1500小时的调试数据来说明该框架;产生一个6维阵列,该阵列产生平均RFI占用率以及平均值周围的置信区间作为关键变量(频率,方向,基线,时间)的函数。我们的研究结果提供了MeerKAT RFI环境的第一个详细视图,作为方向,频率,一天中的时间和基线的函数。它们使我们能够跟踪RFI的历史演变,并量化可用于对新RFI发出警报的波动。正如预期的那样,我们发现MeerKAT站点的主要RFI贡献者来自全球定位系统(GPS)卫星,飞行距离测量设备(DME)和全球移动通信系统(GSM)。除了表征RFI环境,我们的方法允许观察员访问RFI的先验概率在任何组合的跟踪变量,允许更有效的观察规划和数据切除。
2020-08-20 astro-ph.IM
The antenna DSA 3 and its potential use for Radio Astronomy
欧洲航天局(欧空局)将在2012年底之前启用其第三个深空天线(DSA 3)。DSA 3将位于阿根廷门多萨省Malarg“ue市附近。虽然该仪器将主要用于与行星际飞行任务进行通信,但其天线和接收器的特性也将使其能够独立地做出领先的科学贡献,并获得很高的科技回报。我们在这里概述的射电天文学使用DSA 3的科学建议。
2011-10-28 astro-ph.IM
Experiences of Commercial Supercomputing in Radio Astronomy Data Processing
本文通过访谈14位澳大利亚科学家和提供者并结合早期案例研究,分析商业HPC在射电天文数据处理中的优势与障碍,指出其在可访问性和可用性方面具有显著优势,但面临系统编程与并行化专业知识不足及科研资助认可缺失等障碍,并探讨了潜在解决方案。
2025-09-22 astro-ph.IM
Scaling Radio Astronomy Signal Correlation on Heterogeneous Supercomputers Using Various Data Distribution Methodologies
下一代射电望远镜将需要更大数量级的计算能力,以提供更高灵敏度的宇宙视图。在射电望远镜信号处理流程的初始阶段,信号相关性是处理巨大数据吞吐量和密集计算方面的最大挑战之一。我们实现了一个基于GPU集群的软件相关器与各种数据分布模型,并给出了一个系统的比较使用Fornax超级计算机的测试结果的基础上。通过分析每个模型的可扩展性和吞吐量,在广泛的问题大小范围内确定最佳方法,涵盖下一代望远镜的规模。
2013-05-24 astro-ph.IM cs.DC
Characterising the Performance of High-Speed Data Converters for RFSoC-based Radio Astronomy Receivers
RF片上系统(RFSoC)器件为在单板上实现完整的射电天文学接收器提供了可能性,但集成模数转换器的性能至关重要。我们评估了Xilinx ZU 28 DR RFSoC中数据转换器的性能,这些转换器是12位、8倍交错转换器,最大采样速度为4.096 Giga-sample per second(GSPS)。我们测量了无杂散动态范围(SFDR),信号噪声和失真(SINAD),有效位数(ENOB),互调失真(IMD)和相邻通道之间的串扰在2.048 GHz的带宽。我们都捕获数据进行离线分析与浮点运算,并实现了一个实时的整数运算谱上的RFSoC。ADC的性能足以满足射电天文学应用,在大多数情况下接近供应商规格。我们已经进行了长达100秒的光谱积分和数十小时的稳定性测试,并发现在这些时间尺度上的热噪声限制性能。
2020-11-11 astro-ph.IM
Real-time RFI Mitigation Techniques in Radio Astronomy and Their Practical Limitations
Giant Metrewave Radio Telescope, NCRA-TIFR(巨型米波射电望远镜,NCRA-TIFR);Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Center, National Research Council Canada(赫茨伯格天文学与天体物理学研究中心,加拿大国家研究委员会);California Institute of Technology(加州理工学院);Observatoire Radioastronomique de Nançay (ORN), Observatoire de Paris, Université PSL, Université d'Orléans, CNRS(南锡射电天文观测台(ORN),巴黎天文台,PSL大学,奥尔良大学,法国国家科学研究中心);Max-Planck-Institut für Radioastronomie - Effelsberg radio observatory(马克斯·普朗克射电天文研究所 - 埃菲尔贝格射电观测台)
本文探讨了射电天文学中实时射频干扰抑制技术及其实际限制,介绍了过滤、数字处理和智能表面等方法,并强调了跨领域合作的重要性。
2025-12-23 astro-ph.IM
Techniques of Radio Astronomy
本章概述了射电天文学的技术。这项研究始于1931年,当时央斯基发现了宇宙的辐射,但快速进展的时期开始于15年后。从那时到现在,波长范围从几米扩展到亚毫米,角分辨率从度增加到比毫弧秒更精细,并且接收器灵敏度大大提高。今天,孔径合成技术产生的图像与最好的光学设备所获得的图像相当或超过这些图像。除了技术进步,无线电领域的科学发现也为我们打开宇宙的新视野做出了很大贡献。世界各地有许多国家无线电设施。在不久的将来,一个真正的全球无线电观测站的新时代将开始。本章包含了一个简短的历史,该领域的发展,校准程序的细节,相干/外差和非相干/测辐射热计接收器系统,单孔径和干涉仪的观测方法,以及孔径合成的概述。
2011-11-04 astro-ph.IM
Space-based Aperture Array For Ultra-Long Wavelength Radio Astronomy
在过去的十年里,各种射电天文学阵列的兴起,特别是对于100 MHz以下的低频观测。这些发展主要是由有趣和基本的科学问题驱动的,例如通过检测高度红移的21厘米线发射来研究黑暗时代和再电离时代。然而,由于人为干扰、电离层扭曲和10 MHz以下电离层几乎完全不透明,30 MHz以下的地基射电天文学受到严重限制。因此,这个狭窄的光谱带可能仍然是射电天文学中最后一个未探索的频率范围。在这些频率下研究宇宙的一个简单的解决方案是部署一个远离地球电离层的天基天线阵列。过去的各种研究主要受到技术和计算资源的限制,但目前的处理和通信趋势表明并非如此。我们简要介绍了可实现的科学案例,并讨论了选定的方案,如银河系外调查的系统设计。对可能的卫星阵列的各个子系统,如射电天文天线设计、星上信号处理、通信结构和卫星网络的联合空时估计进行了广泛的讨论。根据可扩展阵列和避免单点故障,我们提出了ULW天基阵列的集中式和分布式解决方案。我们强调了各种部署位置的好处,并总结了未来天基无线电阵列的技术挑战。
2015-05-18 astro-ph.IM
Unformatted Digital Fiber-Optic Data Transmission for Radio Astronomy Front-Ends
我们报告的原型集成接收机前端的发展,结合所有的转换从RF到基带,从模拟到数字,从铜到光纤到一个紧凑的组件,与必要的增益和稳定性适合射电天文学应用。本文的重点是一种新型的光纤数字数据链路,它不需要在前端进行格式化,大大降低了天线内数字电子器件的复杂性、体积和功耗,便于与模拟元件集成,和最小化自生射频干扰(RFI)串行数据链路的管理完全在后端基于具有强随机噪声分量的信号的统计特性来执行。通过这种方式,传统数字数据传输所提供的精确性和稳定性的全部好处都可以在射电望远镜焦平面上以更少的开销实现。
2013-05-03 astro-ph.IM
Design, Environmental and Sustainability Constraints of new African Observatories: The example of the Mozambique Radio Astronomy Observatory
莫桑比克射电天文台(MRAO)将成为莫桑比克射电天文学发展的第一个里程碑。MRAO的开发将是参与即将到来的非洲VLBI网络和平方公里阵列项目的准备步骤。MRAO的第一个天线计划用作能力培养和培训设施,并将在南非转换7米电信天线后安装。因此,第一台射电望远镜的设计必须符合当地的光谱和环境限制。此外,还分析了可能包括太阳能和射频干扰控制的电力可用性和长期可持续性。在这里,我们概述了一些设计,环境和电力可持续性的限制。
2013-11-18 astro-ph.IM
Evaluating Direct RF Sampling Performance for RFSoC-based Radio-frequency Astronomy Receivers
本文评估了基于 RFSoC 的射电天文接收机直接 RF 采样性能,指出消除模拟混频电路可简化系统架构、降低尺寸与成本,并总结了高阶 Nyquist 区域直接采样的初步表征结果。
2023-09-14 astro-ph.IM
Radio Astronomy and eVLBI using KAREN
Kiwi Advanced Research and Education Network(KAREN)已被用于在新西兰Warkworth的AUT射电天文台与我们合作和进行观测的国际组织之间传输大量射电天文数据。在这里,我们报告了连接的当前状态和测试不同数据传输协议的结果。我们研究了新的UDP协议,如“海啸”和UDT,并证明了UDT协议比“海啸”和FTP更有效。我们报告我们的初步步骤,实时eVLBI和尝试直接流数据从射电望远镜接收系统的相关中心没有中间缓冲/记录。
2010-11-01 astro-ph.IM cs.NI
Spectrum Quietness Metrics for Radio Astronomy
我们审查指标,以评估用于射电天文学的网站的无线电安静。需要简明的指标来比较新望远镜的候选地点,监测现有地点的质量,并设计望远镜在给定的地点工作良好。评估的关键点是最强发射器所需的接收器动态范围和可用于敏感天文测量的预期光谱部分。我们提出了三个度量:(1)总的射频干扰功率,(2)干扰噪声功率比和(3)时间频率占用。这些指标的箱形图总结了大量的信息,突出了干扰信号特性的预期范围,并有助于比较站点和其他感兴趣的因素。我们提供的例子平方公里阵列第一阶段部署在澳大利亚的基础上,为选择这个网站的测量。平方公里阵列将成为世界上最大的射电望远镜。
2014-02-28 astro-ph.IM
GRANDProto300: a pathfinder with richastroparticle and radio-astronomy science case
GRANDProto300(GP300)实验是中微子探测巨型射电阵列(GRAND)项目的第一阶段。它将于2020年至2021年部署在青藏高原边缘海拔$3000\,$ m的无线电静默区,总面积为$200\,$ km $^2$。GP300的主要目标是证明GRAND探测概念的可行性。它将提供一个独特的测试台,以开发和验证新的识别和重建技术,用于从GRAND下一阶段的角度对非常倾斜的空气簇射进行无线电探测。GP300还提出了一个丰富的科学案例,其中包括在30 PeV至1 EeV的能量范围内对宇宙射线和伽马射线空气簇射的精确测量,以及对再电离时代和射电瞬变(如巨型射电脉冲和快速射电暴)的广域调查。
2019-09-11 astro-ph.IM
Low Complexity Radio Frequency Interference Mitigation for Radio Astronomy Using Large Antenna Array
针对射电天文观测中强射频干扰抑制计算复杂度高的问题,提出基于QMAM的Lanczos方法和天体源参考法两种低复杂度方案,经LWA-1数据验证可有效抑制强RFI,且QMAM方法计算效率更高。
2024-03-07 astro-ph.IM eess.SP
Performance of the Segment Anything Model in Various RFI/Events Detection in Radio Astronomy
本文评估了SAM及其优化版HQ-SAM在射电天文学RFI检测和太阳射电暴识别中的性能,发现其泛化能力强,在宽带RFI和II/III型射电暴检测上表现优异,有望成为射电天文事件检测的有力工具。
2024-12-06 astro-ph.IM