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[硕士论文] 安冉
计算机科学与技术 山东大学 2017(学位年度)
摘要:天光作为一种主要的噪声,叠加在目标天体光谱之中,降低了光谱的信噪比。LAMOST作为我国最大的光纤光谱望远镜,其拥有一套完整的观测运行系统以及数据处理的流程,其中减天光作为光谱数据处理中重要的步骤之一,目的在于减去目标光谱中叠加的天光噪声,减天光处理过程的有效性将直接影响目标光谱的信噪比。若经过减天光处理之后光谱中仍含有大量强度高的天光残差将不利于对目标光谱进行后续的分析。
  目前,自动识别减天光异常恒星光谱的研究较少,只能通过人工检测的方法去寻找减天光异常的光谱,这将大大降低了检测的效率。此外,LAMOST项目在每个观测夜可观测数以万记的光谱数据,因此为了提高对海量光谱数据的处理能力,需要一个可靠和高效的处理平台。而Hadoop作为一个分布式的数据处理平台,可以实现对海量光谱中出现减天光异常光谱进行可靠、高效的识别与检测。综上,本课题主要完成以下工作:
  (1)首先简要叙述LAMOST光谱的处理流程,并分析影响减天光结果的因素,找出减天光异常光谱的特征,然后提出一种简单有效的方法能够自动识别LAMOST经过Pipeline处理后仍然存在减天光异常的恒星光谱并检测其位置。
  (2)基于Hadoop平台对光谱数据进行预处理,然后利用中值滤波算法实现分布式的连续谱归一化处理,其目的在于扣除光谱中的连续谱信息,仅仅保留光谱数据中需要的谱线和噪声信息。实验结果表明,该算法可以有效的保留谱线信息,并且应用Hadoop平台大大提高了对海量光谱的处理效率。
  (3)利用Hadoop的高效性来检测天光线附近是否有一定强度的类似发射线或吸收线的残留来判定该天光线位置是否出现减天光异常,最后得出光谱中所有的减天光异常的天光位置。通过对LAMOST光谱数据的实验表明,这种方法可以有效识别出减天光异常的光谱和发现不同残留强度的天光线异常位置,并且该方法简单易懂,识别效率高,可以应用于大量的减天光异常光谱的识别与检测问题。
[硕士论文] 冯丽容
基础数学 重庆师范大学 2017(学位年度)
摘要:本文以星体的对偶Orlicz Hausdorff度量的刻画问题和星体的对偶混合亮度积分及其极值问题为主要研究对象。我们引进了星体的对偶Orlicz Hausdorff度量的概念,并将其与经典的对偶Hausdorff度量和对偶L1 Hausdorff度量进行了比较。进而讨论了这一新度量的一些基本性质。这一度量为计算Orlicz空间中星体之间的距离提供了便利。我们还对星体引进了对偶混合亮度积分的概念,进而研究了其相关极值问题,建立了对不同指数的循环不等式,以及它与星体的截面体体积之间的重要联系。
[硕士论文] 王德超
光学工程 暨南大学 2016(学位年度)
摘要:光子晶体光纤在其横切面上的二维结构具有周期性的特点,所以在制作一些光纤耦合器件以及刻写光子晶体光纤等场合需要对光子晶体光纤的方位角进行测量。为了适应确定光子晶体光纤轴向方位角的测量与定轴需求,我们对确定光子晶体光纤轴向方位角的仪器进行了工程化研究,并研制出一种在线检测仪器。在原有抛磨机的基础之上,我们对仪器进行了工程化设计、样机制作与定轴应用。具体工作如下:
  (1)首先基于前向散射图案特征法的原理,设计了整个系统的结构。调研了仪器需要的部件,并进行购买与定做。
  (2)在样机制作方面,我们将购买与定制的仪器元件按照设计进行组装。不断地试验仪器摆放的位置,探索使系统高效平稳运行的办法。对发现的问题不断予以改进,最终使其能够正常的运行。
  (3)在定型方案的基础之上,为了验证系统在实际应用中的效果,对四光纤样品进行了测试,证明了系统的有效性。
  本文的创新之处在于:
  首次将轴向方位角的测量装置与光纤侧边抛磨机相结合,并形成稳定可靠的在线监测仪器。
[硕士论文] 费玲珑
计算机技术 暨南大学 2016(学位年度)
摘要:近年来,利用自行研究星团成员和内部运动、寻找外星行星、测量银河系中心黑洞的质量等已成为银河系和宇宙运动学有关的热点课题。在自行与星团的研究中,疏散星团M35和NGC1664都是具有重要研究价值的星团。它们的金属丰度、成员概率等性质为验证恒星的演化理论提供了很好的实验数据。
  本文利用Zacharias等人的UCAC4星表作为初始星表,对最近几年在云南昆明1m望远镜和丽江2.4m望远镜拍摄的疏散星团M35和NGC1664资料进行处理,对这些历元间隔5年和6年的资料进行搜星、匹配后用高阶常数模型和几何扭曲模型两种方法对数据进行归算并求解这两个星团的相对自行。通过对位置残差和相对自行结果的分析,发现几何扭曲模型是不稳定的,用高阶常数模型拟合求解得到的结果精度优于几何扭曲模型得到的结果精度。
  最后本文给出了用高阶常数模型拟合方法求解得到的疏散星团M35、NGC1664的总计570颗星的相对自行。其中。NGC1664星团的相对自行精度的中值分别为赤经方向2.5 mas/yr、赤纬方向2.4 mas/yr。M35星团的相对自行精度的中值分别为赤经方向1.6 mas/yr、赤纬方向1.9 mas/yr。通过和Bouy等人2015年对M35星团的自行研究资料进行比较,显示出本文对M35星团的自行求解结果略微差于Bouy等人的研究成果,但是优于UCAC4星表上的自行。
[硕士论文] 王波
信息与通信工程 西安电子科技大学 2015(学位年度)
摘要:随着人类深空探测活动的快速发展,深空图像采集的数据量呈现几何倍数的增长,然而有限的深空通信带宽与大数据量的传输需求之间的矛盾日益显著,高效率的星载图像压缩技术成为缓解这一矛盾的重要手段。同时深空中高能粒子辐射和所用FPGA器件的结构,使得基于FPGA的深空图像处理系统受单粒子的影响越发显著。因此,基于 FPGA的编码器抗辐照与容错方案的研究对于星载图像压缩编码器的可靠性具有重要意义。
  本文根据某深空探测型号任务的实际需求,以离散提升小波变换和生成树独立编码的SPIHT算法为基础,利用Xilinx的Virtex-4芯片设计了一个完整的星载图像压缩编码器。并在此基础上,详细研究了基于SRAM型FPGA的星载图像压缩编码器的抗辐照和容错技术。本文的主要完成工作有:
  星载图像压缩编码器采用的核心算法是提升小波变换和生成树独立编码的SPIHT,该算法硬件实现结构简单占用资源少。本文从整体电路结构设计思想上,通过对编码器片外存储空间及时间需求的分析,提出了一种硬件结构的优化方案,减少了片外存储器的数量及整个系统的功耗,优化了FPGA电路的时序。
  针对星载图像压缩编码器抗单粒子辐照和容错能力要求,设计了冗余保护处理(TMR和EDAC)方法、安全状态机保护方法、单帧独立处理方法及图像源异常处理方法等。在三模冗余(TMR)设计过程中,采用改进的XTMR设计方案,此方案解决了传统TMR的表决器电路易受单粒子效应影响的缺点。其次对状态机采用独特的OHE+TMR设计结构,例如对一个三位的状态机,不仅能纠正一比特和两比特错误,还能纠正部分三比特错误情况,大大降低了状态跳转错误概率。
  为了验证抗单粒子辐照和容错方法的有效性,本文基于ZYNQ芯片设计了可模拟图像源异常情况的测试平台,同时通过仿真模拟单粒子翻转测试了TMR和EDAC冗余设计的有效性。测试结果表明本文所设计系统在可靠性、性能、资源占用等均满足设计要求,能够实现抗单粒子效应功能。
[硕士论文] 余航
大地测量学与测量工程 长安大学 2015(学位年度)
摘要:在导航定位系统中,精确的时间测量至关重要,星载原子钟的质量直接决定导航定位授时(PNT)服务性能。因此,有必要对星载原子钟的在轨性能特征以及相应的钟差预报模型算法进行分析研究,从而为PNT服务提供保障。基于此,本文利用BDS/Galileo精密钟差时间序列产品分析了其不同类型星载原子钟的中长期特性,并进行了卫星钟差短期预报模型和算法研究。
  本研究主要内容包括:⑴采用二次多项式拟合卫星钟差模型,得到了BDS与Galileo星载原子卫星钟的相位、频率、频漂以及残差序列,然后采用哈达玛总方差分别计算了BDS和Galileo星载钟的稳定度指标,揭示了BDS和Galileo星载原子钟的相位、频率、频漂及残差指标的变化规律;发现BDS的MEO卫星钟的性能要优于GEO卫星和IGSO卫星;而对于Galileo系统,20号卫星星载钟性能要显著差于其他星载钟结果,同时不同卫星的二次多项式模型钟差拟合精度具有显著周期性变化规律。⑵BDS星载原子钟的频率稳定度分析结果表明:BDS的万秒频率稳定度约为10-13量级,与北斗星载原子钟的设计指标一致。针对 Galileo卫星钟的千秒频率稳定度指标分析结果表明:11、12、19号卫星钟在运行期间,频率稳定度多次发生异常跳变,起始阶段基本维持在10-14量级左右,中期跳变到了10-13量级,最后又回至了10-14量级左右,Galileo频率稳定度与频漂特性的变化规律较为一致,因此推测Galileo试验卫星可能存在多次星载原子钟主备钟间切换动作。⑶针对BDS短期钟差预报模型,通过二次多项式和灰色模型两种预报模型研究对比得出,预报6小时的二次多项式模型与灰色模型预报精度基本处于一个数量级。而预报12小时和24小时的结果,随着拟合观测量的增加,采用二次多项式模型的预报精度逐渐提高,灰色模型的预报精度逐渐降低。当起始拟合时长大于12小时,二次多项式模型的拟合精度要优于灰色模型预报结果。总体上来看,对于特征平稳的 BDS钟差序列,进行短期预报时,采用二次多项式模型来进行预报要优于灰色模型结果。
[硕士论文] 宋飞杰
天体测量与天体力学 解放军信息工程大学;中国人民解放军信息工程大学 2015(学位年度)
摘要:天文测量规范要求测定一、二等天文点的观测员,每期作业前后必须在与测区纬度相接近的基本天文点上测定人仪差。新观测员有时在作业期间还应加测一次。目前,这项工作只能在位于北京市区的某天文台内进行。北京市空气质量的下降,严重制约了人仪差测量效率。并且当地纬度,往往与实际测区相去甚远,在北京市测定的人仪差,不具有广泛的适用性。
  为此,本文提出一种进行天文测量人仪差室内标定的方案。为实现这一方案,论文首先对Leica-TS30全站仪进行了开发,成功将其集成到Y/JGT-01型天文测量系统中,解决了仪器更新换代的问题;然后探索出一种高精度等角星空模拟方案,并根据实测数据分析了模拟星图等角的精度;进而,分别研究了多屏与单屏条件下,大视场星空模拟的实现方法;为方便开展针对“闪烁星点”观测条件的适应性训练,又提出了大秒长模拟UTC维持方案,降低了模拟星点运行速度,便于捕捉最佳观测时机;最后在单屏条件下,进行室内人仪差标定实验,分析了测量精度。
  论文的主要工作如下:
  1.简述了天文测量相关的坐标系统与时间系统,阐述了儒略日计算、JPL历表插值、恒星视位置计算等天文计算的典型方法,并有针对性地对JPL405标准历表进行了改编;
  2.提出并设计了一套天文测量人仪差室内标定方案,可在实验室内全天候、全地域和高效益地开展人仪差标定作业;
  3.研究并成功地将Leica-TS30全站仪应用于Y/JGT-01型天文测量系统,解决了原有仪器停产带来的问题;
  4.研究了显示屏像素坐标系与全站仪测量坐标系之间转换关系的高精度标定方法。
  5.基于解析几何理论,提出了一种精确搜索进入特定天区范围的恒星的方法,该法可有效适用于边界可用突多边形表示的天区;
  6.提出并实现了“闪烁星点”的概念,当模拟星点像素坐标取整误差超过0.3个像素大小时,不予显示,保证了像点坐标显示的准确性,从而提高了人仪差标定系统的精度;
  7.提出了大秒长模拟UTC维持方案,降低了模拟星点运行速度,便于精确照准,为作业员展开天文作业的适应性训练,提供了极其有利的观测环境;
  8.研究并提出通过同步修改测量仪器的度盘值和显示屏对应的天区方位值,来实现单屏条件下的大视场全方位星空模拟的技术方案;
  9.集成了天文测量人仪差室内标定系统,获取了实测数据,并分析了测量精度。
[硕士论文] 刘馗
电子与通信工程 大连海事大学 2014(学位年度)
摘要:高精度的时间基准在AIS网络中扮演着特殊且重要的作用。本课题研究的基于北斗的网络授时系统是采用将北斗授时功能与网络时间同步相结合的技术设计实现的精确授时系统,该系统授时精度为1~10毫秒。它能够有效的维持AIS基站网络中各个站台之间时间同步。
  本文主要研究的基于北斗的网络授时系统主要包含两个方面,其一是基于北斗的授时时钟源部分的设计与实现,该部分重点在于通过微处理器与PPS信号完成UTC时间的修正,进而获取较为准确的标准时间信息。其二是网络时间同步系统的设计与实现,目的是利用时钟源产生的标准UTC时间信息结合网络时间协议,对网络中各个主机时间予以同步。
  因此本文的设计分为授时时钟源和网络时间同步两个部分。在授时时钟源部分根据需求设计制作了时钟源部分的PCB电路板,结合Keil集成开发环境下C语言编程,设计开发了基于北斗授时功能的时钟源软件系统。该部分选择ARM7为处理器,利用处理器串口接收并解析NEMA0183格式北斗电文,进而获取标准UTC时间。利用北斗模块提供的PPS信号完成了本地系统晶振频率的测量和系统延时的测量,并根据延时误差对解析得到的标准UTC时间信息予以补偿,最终产生精度较高的标准时间频率信息。第二部分是在Windows环境下以Qt为开发平台,结合C++语言编程设计开发了网络时间同步软件系统。该部分主要利用C++编程完成服务器端和客户机端软件设计,利用网络时间协议在服务器端与客户机端通过定时交换NTP数据包,完成客户端与服务器端时间同步功能。授时时钟源部分与网路时间同步系统部分相结合构成了本课题所研究的基于北斗的网络授时系统。
[硕士论文] 郑晓波
交通信息工程及控制 长安大学 2014(学位年度)
摘要:随着科技的进步,天文望远镜、空间相机等仪器的需求量日趋增大,越来越多的空间相机、太空望远镜被送入宇宙为人类服务。作为光学检测的必备仪器,平行光管与空间相机的发展同样迅速,视差作为平行光管最重要的参数,对视差的检测方法也应该得到发展。
  目前用来进行平行光管视差检测的主要方法就是五棱镜法,五棱镜法需要进行人工读数,存在较大的读数误差。本文提出了一种基于圆形匹配的大口径平行光管视差自动检测方法。为了使相机移动带来的误差更小,相机的移动采用的是高精度的导轨来控制的;同时高清相机可以确保分划板成像清楚,计算结果准确;为了使得本系统能适应与多种平行光视差的检测,采用高低可调节云台来调节相机的高度以适应平行光管的高度,选用360°旋转云台来适应要检测平行光管的角度;当得到图像之后,通过改进的大津法二值化、开运算滤波、圆形匹配、基于支持度的融合来得到图像圆心所在的准确位置,最终给出视差计算结果。
  由于视差自动检测是自动的,导轨的移动可以进行很小范围的移动,所以可以实现在平行光管前多点进行图像采集,从而可以得到平行光管的视差变换的曲线,使得平行光管的调校更加方便。
  在大口径平行光管视差自动检测的过程中,由于导轨的直线度、光轴不重合、相机有效像素值、图像处理准确度等因素的影响,使得视差的检测结果有一定的误差,通过分析与实验,得出误差都在可控制的范围内,且精度很高,试验表明大口径平行光管视差自动检测装置的检测结果准确,并具有良好的可重复性。
[博士论文] 陈锦伟
光学工程 浙江大学 2014(学位年度)
摘要:遥感图像是指从远距离平台上利用光电成像载荷获取的地物目标图像,常见的平台如飞机和卫星。由于其覆盖范围广,光谱频段丰富,在军事和民用上都起到了巨大的作用。但是随着人类活动的区域日益广泛,对于遥感图像的整体要求也越来越高,希望在获得高分辨率图像的同时,其覆盖的区域更加的宽广,以至于能对一个较大的区域进行细致深入的分析研究,为后续的人类决策提供支持。但是,受限于目前的技术水平,高分辨率和宽视场仍然是一对矛盾体。常见的解决方法是通过图像配准和拼接的方法,也就是是利用传感器得到多幅高分辨率的小视场图像,然后对这些具有一定重叠区域的图像进行配准拼接,得到一幅大视场图像。这种矛盾在敏捷卫星的任务中会出现的更加频繁,敏捷卫星是近年来出现的新型卫星,具有优秀的姿态加速功能,使得敏捷卫星可以对目标进行更快速的瞄准和更精确的扫描,大大提高了满足复杂任务的要求。但是敏捷卫星由于其高机动性,会使得成像环境更加的复杂,从而影响最终的遥感图像质量,因此对敏捷卫星的成像模式进行深入细致地研究,可以定量化地分析机动成像后的图像质量变化特性,而因为敏捷特性带来的图像配准拼接问题也会成为更大的挑战。
  通过对经典的配准和拼接算法的研究,为后续的敏捷卫星的图像拼接约束分析提供理论支持。图像配准拼接技术可分为两类:基于区域的图像配准技术,如序列相似性检测算法、交叉相关相似性度量函数和傅里叶变换算法;基于特征点配准算法包括SIFT特征点提取算法和Harris角点提取算法。对这些配准算法的研究可以从图像角度对敏捷模式带来的影响进行分析,同时也为基于遥感景物内容特性的配准算法提供了基础。
  通过构建几何模型、辐射模型、相机模型和大气模型,来模拟分析敏捷卫星的机动成像模式,并且提出梯度信息熵、仿射退化度和立体结构相似度等新颖评价指标来预估图像质量。基于四个模型对敏捷卫星的成像模式进行分解,使得可以通过卫星轨道等基本参数来定量地分析卫星图像的各个参数,比如分辨率、幅宽,以及后续的图像质量指标。在理论模型的基础上,编写了“敏捷卫星成像仿真和质量分析“软件,可以对敏捷卫星进行各个模型的分析,同时可以对图像退化进行仿真模拟。
  利用图像复原和图像融合的预处理技术,改善敏捷成像下可能带来的图像模糊和颜色退化现象。针对图像复原技术,首先分析了典型的复原算法,然后提出了基于FOE模型的图像复原算法,最后研究对比了图像复原技术对于特征点提取技术的影响。针对图像颜色退化,本文分析了典型的图像融合算法,并对融合后的遥感图像进行配准拼接,提高其目标识别的能力。
  通过对遥感图像景物内容特性的分析,提出了几种改善性的配准和拼接算法,使得遥感图像有更广泛的实际应用能力。首先提出了一种基于梯度信息权重优化的配准技术,利用图像的梯度信息对图像的特征点进行权重划分,利用权重值对特征点进行区别优化,最后将联合的图像拼接技术应用到重叠区域,实现对敏感区域进行高精度匹配的目的。针对遥感图像含有丰富的内容特性,设计了一种双特征点配准算法,利用SIFT和Harris短发提取特征点种类的区别,分别对角点区域密集的地方实现Harris特征点提取,对于相对平坦的区域(比如草地和水面)进行SIFT特征点提取,最后得到可以应付复杂环境下得到的推扫图像。遥感图像通常含有丰富的内容,使得其特征点数量通常非常的巨大,应对这种情况,提出了基于精炼控制点的配准技术,提取少量的精确特征点可以减少错误匹配特征点对结果的干扰,同时可以降低对遥感图像的处理难度。
[硕士论文] 魏道坤
测绘工程 长安大学 2014(学位年度)
摘要:在全球导航卫星系统(GNSS)中,精确的距离测量实质上是对时间的精确测定。高精度的时间测量不仅需要高精度的频率源,还必须有高准确度和高稳定度的参考时间系统。原子钟是目前时间测量中最精确地设备,其性能决定着导航卫星系统的定位精度。原子钟的特性分析,主要内容是分析其频率的准确度、稳定度以及漂移率。在此基础上建立高精度卫星钟差预报模型,为高精度导航定位服务。
  本文的主要内容是研究卫星钟差预报模型。为此,本文首先对所采集的数据进行了预处理,通过图示分析,检验了中位数粗差探测法的简便有效性,并提出了解决特殊频率偏差数据分布的粗差探测法。然后介绍了原子钟的时频特性指标,详细分析了频率的时域稳定性分析方法,即两种方差分析系统——阿伦方差系统和哈达玛方差系统。最后推导了三种常用的钟差预报模型的过程,并借助MATLAB制作了各自的算例。通过算例对比分析,总结了线性模型、二次多项式模型、灰色模型以及卡尔曼滤波模型的特点以及适用对象。得出的结论是:线性模型适用于变化平稳的钟差短期预报;二次多项式模型适用于呈二次曲线趋势的钟差中期预报;卡尔曼滤波模型的短期预报精度最高,但是需要较多的拟合数据;灰色模型适用于变化不稳定的钟差中长期预报。
[硕士论文] 王晓雯
计算机科学与技术、计算机应用技术 暨南大学 2014(学位年度)
摘要:小行星Apophis于2004年被发现,是一颗对地球具有高潜在威胁的小行星(PHA)。在后续的精确定位观测中(包括使用Doppler和延时观测),其轨道得到了改进,结果表明,2029年的撞击危险已被排除,但未来几十年间撞击地球的危险仍然存在。该小行星是快速运动天体,并且较暗(星等为16.7 mag),对其开展高精度定位观测可为精确计算其轨道提供基本数据。因此高精度获取该小行星的位置资料并进行相关轨道理论的研究与分析非常重要。
  我们利用本研究小组新开发的位置测量方法对近地小行星Apophis进行了处理,从几何扭曲、星表误差以及量度坐标误差三个方面提高位置测量精度。为了研究天体运动速度对位置测量精度的影响,我们处理并分析运动速度较慢的小行星(编号8846)的图像资料;同时,为了确认本研究小组方法的准确性与精确度,本文不仅采用国际上流行的Astrometrica软件对目标星进行了测量,并且与其他学者的结果资料进行了比较。本文中的Apophis以及小行星8846的数据资料于云南天文台昆明观测站1米望远镜和丽江观测站2.4米望远镜观测获得(共计8个晚上)。
  结果表明:1米望远镜观测的Apophis资料由于长时间的曝光导致星像运动成条状,因此2.4米望远镜的观测资料精度都明显优于1米望远镜观测资料的精度。本研究小组的位置测量方法与软件Astrometrica进行比较分析发现,几何扭曲前,小行星8846以及2013年1月Apophis的结果精度该方法都明显优于软件Astrometrica的精度,而2013年2月Apophis结果精度略低于软件Astrometrica的精度。针对2.4米望远镜的观测资料,经过几何扭曲改正以及去除星表误差之后,目标星的位置测量精度明显地提高。该结果较Astrometrica处理所得结果精度有2~3倍的提高。我们的归算也表明几何扭曲改正后的精度相对于改正前的精度有1~2倍的提高。具体地说,几何扭曲改正后,2013年2月Apophis位置测量精度赤经方向从0.063 arcsec提高到0.031 arcsec,赤纬方向从0.060 arcsec提高到0.040 arcsec。
[硕士论文] 游晓洁
天体物理 河北师范大学 2014(学位年度)
摘要:21世纪现代物理学和天文学晴朗天空中出现的“两朵乌云”是暗物质和暗能量。宇宙线作为太阳系以外唯一的物质样本是人类探索宇宙及其演化的重要途径。自1912年宇宙线被Hess乘坐热气球升空发现以来的一百年间,与之相关的探索与研究已经产生了数枚诺贝尔奖牌,但人类始终没有发现宇宙线的起源。从而使与宇宙线起源相关的问题均被列入前5个难题之列。大型高海拔空气簇射观测站(LHAASO)计划是我国科学家提出的一个面向十二五期间宇宙线和高能伽玛天文实验研究的重大科学基础设施规划项目,正是瞄准这一重大课题而提出的。LHAASO计划主要包括4个类别的实验装置:1Km2探测器阵列(KM2A)、水切伦科夫探测器阵列(WCDA)、广角切伦科夫望远镜阵列(WFCTA)和簇芯探测器阵列(SCDA)。它总共占地约1.2平方公里,站址海拔高度在4300米左右。
  作为其中一个重要组成部分,LHAASO-WCDA实验的主要的物理目标为甚高能γ天文的全天区探测,包括甚高能伽马源的探测与监测、能谱测量以及扩展形态的研究。实验装置的主体是一个共9万平方米的水池,用隔光帘分割成3600个探测单元,每个单元安装一个大尺寸的光电倍增管。水切伦科夫探测相对其它传统的空气簇射地面粒子探测器阵列效率较高,而且具有更高的伽马/质子分辨能力。
  探测器阵列的时间测量精度,影响到探测器的指向精度以及事例重建的方向精度,直接关联于探测器的探测灵敏度。我们发展了一套时间标定系统,使用一套LED光源加光纤的时间标定系统,光通过光纤传输到所有PMT上,测量PMT之间的时间差,实现时间标定。通过给LED输入一个5Hz周期脉冲信号,实现整个阵列的实时标定,为以后LHAASO-WCDA整个阵列交叉标定方法打下基础。
  本文对工程样机时间标定系统中各个部分进行分析和介绍,包括LED光源、LED驱动电路、光纤,并对工程阵列中使用的光电倍增管进行分析,测得光电倍增管的温度系数。还有对工程阵列中使用的水净化和循环系统进行了改造和优化,水吸收长度达到了20m,符合实验要求。
  本文的另一个重要工作就是对时间标定系统进行时间修正。通过在羊八井测得的数据,进行了相应模拟,对Timewalk效应有了更深入的理解。
[硕士论文] 张玲
电子与通信工程 电子科技大学 2013(学位年度)
摘要:近年来随着技术飞速发展,特别是随着国防和空间技术的进步,对时间及频率同步的精度及实时性要求越来越高。目前高精度时间频率的同步方法主要有卫星双向时间频率法和GPS卫星共视法两种。GPS卫星共视法操作时只需要一台多通道的GPS接收机,设备简单,功耗较低,但最大的劣势是使用GPS卫星共视法会受到美国军方的限制。在此背景下,单纯使用GPS卫星共视法进行时间频率同步的系统已经难以满足国内科技发展的要求。而卫星双向时间频率比对法相比GPS卫星共视法而言,其具有实时性、精度高、受外界环境影响小等优点。因此,卫星双向时间频率比对法已被 ITU组织(国际电信联盟)作为全球时间传递和比对的标准。
  本论文首先介绍了双向时间频率比对技术的工作原理,以双向时间频率比对的基带设备设计作为主要的研究对象,首先对基带涉及的基础理论进行详细介绍,深入的分析了双向时间频率比对基带设备的工作原理及设备组成,并对基带内部的单元模块进行了详细的方案设计。然后对基带的硬件平台进行介绍,详细分析了基带使用的核心芯片的特点及使用情况。最后利用两套卫星双向时间频率比对基带设备开展了试验,阐述试验步骤及试验方法,最后对试验数据进行采集并分析得出试验结论。系统试验结果为,经过8小时的拷机,最后统计出的卫星双向时间频率比对设备授时的峰峰值差为1.85ns。
  实验结果表明,双向时间频率比对法的授时精度远远高远GPS卫星共视法,是一种非常有应用前景的技术手段,而作为核心的双向时间频率比对的基带设备的研究设计也会成为未来的研究热点之一。
[硕士论文] 穆敬彬
测试计量技术及仪器 河北科技大学 2013(学位年度)
摘要:伴随着现代科技的发展,各行业对时间和频率需求提出了更高的要求,如何获得并保持高精度的同步时间,是实现高准确度频率源的关键问题。目前,采用卫星时钟源同步本地时钟的技术已成为国内外产生高精度和高稳定度时钟的主流方法之一。本文研究了一种基于卫星导航系统时钟源进行本地授时和校频的系统。利用单一GPS授时存在诸多不利因素,因此本文采用北斗和GPS双模系统,二者互为冗余设备,增加了系统的可靠性。
   本论文研究内容以应用为导向,采用数字锁相技术,基于单片FPGA构建高精度卫星授时/校频系统,利用GPS和北斗定时接收机输出的1PPS信号来锁定和调节本地的高稳定度的恒温晶体振荡器OCXO,从而将GPS/北斗接收机产生的标准秒脉冲的优良长期稳定特性同恒温晶体优良短期稳定特性相结合,解决本地晶体振荡器老化准确度下降和长期稳定性能差的问题,实现短期和长期都具有高稳定度、高精度的频率基准和时间同步标准源。
   在论文中,详细给出了基于CycloneⅢ的高精度时间数字转换(TDC)实现的原理和方法,基于延迟线内插技术,在CycloneⅢ上采用进位链实现抽头延迟线,有效地改善了时间数字转换的精度和非线性误差。可变延迟线中利用计数器+数控延迟线的方法实现,具有大范围高精细调节的优点。系统滤波算法设计上,不单纯采用PI调节,而是先加入Kalman(卡尔曼)滤波在随机噪声中估计出误差的真实值,然后再采用PI调节进行时间和频率的校准,有效改善了系统滤波的效果。最后系统算法和控制程序在SOPC系统之上完成设计。
[硕士论文] 许威
光学工程 浙江大学 2013(学位年度)
摘要:星光导航是天文导航中的一种,它通过星敏感器获取当前星体的观测数据,进而确定航天器的姿态和位置。星图定位和识别算法是星光导航中的关键技术,星光导航的精度和实时性取决于星图定位的精度和星图识别的快速性。
   近年来,随着我国航天技术的发展和对深空探测的需求,对导航的定位精度和实时性也提出了更高的要求,因而深入研究星点高精度定位与快速提取技术具有非常重要的意义。
   本文结合高精度星敏感器实际需求,重点研究星敏感器高精度星图定位算法与快速星点提取与识别技术。具体工作包括4部分:星图预处理、高精度质心定位算法、星点快速提取和序列星图颤振探测。
   星图预处理包括星图滤波和星图分割。在比较常用滤波算法滤波效果的基础上,选用维纳滤波算法对星图进行去噪处理。分割阈值对星点目标的定位精度影响很大,文中对现有的阈值分割方法进行了系统的比较,提出一种加权迭代阈值算法,根据星点数目和质心精度要求,选取不同的权值,可获得合适的分割阈值。
   星点目标的亚像素定位是星图处理的关键技术,常用方法有质心法、带阈值的质心法,线性插值法和高斯曲面拟合法等。本文在比较当前常用的质心法精度与兼顾算法速度的基础上,选择加权质心法来提取星点目标的质心坐标。
   星图中星点坐标提取一般采用连通域标记法,然后运用亚像元细分定位算法对不同区域进行运算,得到各个星点的位置和亮度信息。本文在灰度投影算法的基础上,提出了一种基于灰度曲线差分极值的星点快速提取算法,只需对灰度投影曲线做一次差分运算,即可快速获取星点坐标范围和峰值坐标粗位置。
   本文提出使用星敏感器进行卫星载荷颤振探测,提高遥感图像成像质量的思路,利用星图的灰度特性,通过星图帧间相对位移的探测,精确估计出原连续图像的质心位置,通过质心位置的变化获得载荷颤振信息,结合图像复原算法,实现颤振模糊图像的复原。
[硕士论文] 张兰兰
仪器仪表工程 西安电子科技大学 2013(学位年度)
摘要:在日益复杂的空间竞争环境中,实现航天器自主轨道确定是减轻地面测控系统工作负担、充分发挥航天器自身潜能的必然要求。X射线脉冲星导航技术适用于近地轨道、深空探测和星际飞行的航天器自主导航,对于国防和国民经济建设具有重要的战略意义。在航天器导航系统缺乏其它辅助导航支持,航天器迷失于宇宙空间,导航系统处于初始化或恢复的极端情况下,会出现整周模糊度问题。
  本文针对这一问题,从X射线脉冲星自主导航的应用背景出发,首先,介绍了X射线脉冲星导航系统基础理论,进行整周模糊度解算的意义和原理。其次,深入研究了三种整周模糊度解算方法:单差搜索法、最小二乘搜索法和经典待定系数法,对其进行详尽的原理阐述和仿真分析。接着,提出一种基于卡尔曼滤波的模糊度解算方法,在算法理论分析的基础上进行仿真计算,与前三种方法进行对比,结果表明基于卡尔曼滤波的解算方法在正确求得整周数解的同时具有较短的计算时间。最后,本文提出了将该方法用于X射线脉冲星导航算法中的航天器轨道初始值确定,并且进行了原理阐述和仿真分析,结果显示此应用方法可行。
[硕士论文] 严煌
电路与系统 西安电子科技大学 2013(学位年度)
摘要:脉冲星是一种快速自转的中子星,最显著的特性是其辐射信号周期具有极高的稳定性。这一特性使脉冲星能够为在近地轨道、地球同步轨道、大椭圆地球轨道、地月轨道、星际空间飞行以及深空飞行的航天器提供位置、速度和时间等丰富的导航信息。因此 X射线脉冲星导航定位具有极为重要的军事用途和广阔的工程应用前景。
  在 X射线脉冲星导航定位系统中,观测脉冲轮廓与标准脉冲轮廓模板的时间延迟是十分重要测量数据,本文基于脉冲星 X射线信号的长期稳定度,对时间延迟量的准确获取进行了多种时延估计方法的比较,包括互相关法,非线性最小二乘法和自适应滤波法,同时研究了基于分数阶傅里叶变换的时延估计方法应用于脉冲星领域的可行性。分别采用标准正弦信号,脉冲星信号地面模拟系统产生的信号对几种时延估计方法进行了仿真研究,最后采用 REXE卫星采集到的真实 X射线脉冲星信号进行算法验证。仿真结果表明,基于分数阶傅里叶变换的时延估计方法在一定程度上提高了时延估计的性能,而时延估计性能的提高直接减小了航天器在脉冲星导航系统中的定位误差。
[硕士论文] 黄磊
电子与通信工程 山东大学 2012(学位年度)
摘要:新一代天气雷达(CINRAD)是当今国际上先进的气象雷达之一,它在气象预报和防灾减灾预警系统中发挥了巨大的作用。在应用中,雷达探测数据的时间准确性直接关系到灾害性天气的识别和预测,业务制度规定必须对雷达系统进行精确校时,目前多采用人工拨打校时电话方式校时。此外,雷达高、低压工作时间的准确性对雷达数据的应用同样非常重要,现在只能靠人工记录。针对存在的不足,基于NTP协议,论文开发了可自动校时的新一代天气雷达校时系统。
   系统硬件平台采用以ARM9为核心的工业终端作为NTP服务器,通过标准以太网口连接新一代天气雷达业务网络,运行NTP服务端软件,完成校时系统主要信息处理功能。采用12信道授时GPS接收机作为标准时间源,雷达高低压工作时间采集装置以AT89C52单片机为中心,利用ADS7804进行雷达高低压工作特征点采样,通过RS232-TCP/IP转换器同NTP服务器进行报文通信。
   采用Microsoft-NET、2005作为系统软件开发平台,依托NET CompactFramework2.0开发了NTP服务端软件、客户端校时软件。NTP服务端软件实现了NMEA报文解析、标准时间生成、NTP校时请求响应、雷达高低压工作时间管理等功能,设计了大屏触摸式人机交互界面,实时显示系统运行信息,易于了解雷达系统校时状态。NTP客户端软件采用UDP无连接方式,利用Winsock库,实现了客户端同NTP服务器之间的主从式自动校时。
   针对GPS误码问题,论文提出GPS误码的线性统计处理机制,利用线性预测和滑动窗口方法,解决了NTP服务器GPS标准时间源误差问题。
   新一代天气雷达校时系统在多个雷达站进行了测试,结果表明,新一代天气雷达校时系统提高了校时精度,结束了以往只能靠人工操作的历史,达到了预期目标。
  
[硕士论文] 何西平
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2012(学位年度)
摘要:无线电掩星技术作为电离层探测的一种新技术,由于其经济又便捷的特点,从上个世纪六十年代广泛的应用于行星电离层和大气探测。该技术可测量电离层电子密度剖面和中性大气,具有覆盖面广、全天候、高精度、准实时等其他电离层探手段所不具备的特点,为电离层研究提供了更多的资料和选择。利用该技术获得电离层密度信息,将极大推动空间环境的探测,在空间、天文、气象以及国防领域具有广泛的应用前景.
  本文讨论了掩星探测电离层技术的发展现状和基本原理,并围绕反演结果验证和应用开展了一系列研究。主要结构如下:
  1、简要论述无线电掩星技术的发展状况、电离层结构及研究现状。
  2、系统论述电离层掩星反演方法的技术原理和系统构成,并对掩星反演需要的资料进行初步论述。
  3、论述传统的电离层反演技术。包括基于多普勒频移的Abel反演方法、基于TEC、改正TEC的Abel反演方法、shell反演方法、基于三维约束的反演方法。
  4、系统梳理和阐述了电离层洋葱分层的方法和运算步骤,并对数据处理的过程进行编程实现,然后根据运算反演的结果进行分析对比,其中主要包含并对反演结果进行分析,并与传统的Abel方法的反演结果和垂测仪的数据分别进行对比和误差比较,对洋葱分层方法可行性和准确性进行说明。
  5、详细论述Chapman函数理论的原理,并利用该原理对地轨道反演卫星顶层缺失的信息进行重建,与已有电离层资料进行分析对比。并对传统反演中出现的E层异常进行分析,利用Chapman函数进行修正重建,并对结果进行简要分析,讨论该方法的可行性。
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